DC-AC Inverter.docx

LAPORAN TEKNIK PENGGERAK

Judul: DC-AC InverterNama: FitrianiNim: 2013304106Semester : III/ TMCDosen: Rachmad IkhsanTanggal: 08 Juni 2015 s/d 11 Juni 2015

POLITEKNIK ACEHTEKNIK MEKATRONIKABANDA ACEHDAFTAR ISII. Dasar TeoriI.1. DefinisiII. Alat Dan BahanIII. Langkah KerjaIV. Gambar RangkaianV. HasilVI. AnalisaVII. Kesimpulan

I. Dasar teoriA. CycloconverterCycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Pada Figure 1(a) dapat dilihat rangkaian daya cycloconverter satu phasa. Untuk lebih mudah memahami kerja rangkaian ini sehingga dapat menurunkan frekuensi sumber adalah dengan cara membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada Figure 1(b). Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Pada Figure 2 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (16,67Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 1,5 periode sumber. Konverter tyristor lengan kanan bekerja setelahnya.

Pada Figure 3 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (10Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 2,5 periode sumber.

Dari Figure 4. dapat dilihat bahwa setiap konverter tyristor pada rangkaian eqivalen pernah bekerja pada fase retifying dan inverting. Apabila tegangan keluaran dan arus keluaran dari konverter bernilai positip itu artinya konverter-P bekerja sebagai penyearah. Sedangkan bila tegangan keluaran bernilai negatif dan arus keluaran bernilai positip itu artinya aliran daya mengalir dari beban ke sumber, konverter-P bekerja sebagai inverter. Pada fase berikutnya konverter-P akan berhenti bekerja kemudian konverter-N akan bekerja menggantikan peran konverter-P untuk membentuk fase selanjutnya (arus beban negatif).

Gambar berikut adalah rangkaian daya cycloconverter tiga phasa berikut bentuk gelombang yang terjadi pada sisi keluarannya tiap fasa.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada Figure 6. Figure (a) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Figure (b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa. Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

B. DC-AC INVERTER INVERTERPengertian Dasar Inverter Inverter adalah Rangkaian elektronika daya yang digunakan untuk mengkonversikan tegangan searah (DC) ke suatu tegangan bolak-balik (AC). Ada beberapa topologi inverter yang ada sekarang ini, dari yang hanya menghasilkan tegangan keluaran kotak bolak-balik (push-pull inverter) sampai yang sudah bisa menghasilkan tegangan sinus murni (tanpa harmonisa). Inverter satu fasa, tiga fasa sampai dengan multifasa dan ada juga yang namanya inverter multilevel (kapasitor split, diode clamped dan susunan kaskade). Ada beberapa cara teknik kendali yang digunakan agar inverter mampu menghasilkan sinyal sinusoidal, yang paling sederhana adalah dengan cara mengatur keterlambatan sudut penyalaan inverter di tiap lengannya. Cara yang paling umum digunakan adalah dengan modulasi lebar pulsa (PWM). Sinyal kontrol penyaklaran di dapat dengan cara membandingkan sinyal referensi (sinusoidal) dengan sinyal carrier (digunakan sinyal segitiga). Dengan cara ini frekuensi dan tegangan fundamental mempunyai frekuensi yang sama dengan sinyal referensi sinusoidal. Dalam industri, Inverter merupakan alat atau komponen yang cukup banyak digunakan karena fungsinya untuk mengubah listrik DC menjadi AC. Meskipunsecara umum kita menggunakan tegangan AC untuk tegangan masukan/ input dari Inverter tersebut. Inverter digunakan untuk mengatur kecepatan motor-motor listrik/servo motor atau bisa disebut converter drive. Cuma kalau untuk servo lebih dikenal dengan istilah servo drive. Dengan menggunakan inverter, motor listrik menjadi variable speed. Kecepatannya bisa diubah-ubah atau disetting sesuai dengan kebutuhan. Inverter seringkali disebut sebagai Variabel Speed Drive (VSD) atau Variable Frequency Drive (VFD). Merubah kecepatan motor dengan Inverter akan membuat:1. Torsi lebih besar2. Presisi kecepatan dan torsi yang tinggi3. Kontrol beban menjadi dinamis untuk berbagai aplikasi motor4. Dapat berkombinasi dengan PLC (Programmable Logic Control) untuk fungsi otomasi dan regulasi 5. Menghemat energi6. Menambah kemampuan monitoring7. Hubungan manusia dengan mesin (interface ) lebih baik8. Sebagai pengaman dari motor, mesin (beban) bahkan proses dll.

Semakin besar daya motor maka makin besar torsi yang dihasilkan dan makin kuat motor menggerakkan beban, Torsi dapat ditambah dengan menggunakan gear box (cara mekanis) dan Inverter (cara elektronik).1. Dinamika gerakan rendah (tidak memungkinkan gerakan beban yg kompleks) 2. Motor sering overload (motor rusak atau thermal overload relay trip) 3. Hentakan mekanis (Mesin/beban rusak, perlu perawatan intensif) 4. Lonjakan arus (Motor rusak atau Breaker Trip) 5. Presisi dalam proses hilang 6. Proteksi tidak terjamin n = 120f/p

Secara umum, saluran tenaga Listrik atau saluran distribusi dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Menurut nilai tegangannya: Saluran distribusi Primer, Terletak pada sisi primer trafo distribusi, yaitu antara titik Sekunder trafo substation (Gardu Induk) dengan titik primer trafo distribusi. Saluran ini bertegangan menengah 20 kV. Jaringan listrik 70 kV atau 150 kV, jika langsung melayani pelanggan, bisa disebut jaringan distribusi. Saluran Distribusi Sekunder, Terletak pada sisi sekunder trafo distribusi, yaitu antara titik sekunder dengan titik cabang menuju beban.

2. Menurut bentuk tegangannya: Saluran Distribusi DC (Direct Current) menggunakan sistem tegangan searah. Saluran Distribusi AC (Alternating Current) menggunakan sistem tegangan bolak-balik. 3. Menurut jenis/tipe konduktornya: Saluran udara, dipasang pada udara terbuka dengan bantuan penyangga (tiang) dan perlengkapannya, dan dibedakan atas: - Saluran kawat udara, bila konduktornya telanjang, tanpa isolasi pembungkus. - Saluran kabel udara, bila konduktornya terbungkus isolasi. Saluran Bawah Tanah, dipasang di dalam tanah, dengan menggunakan kabel tanah (ground cable). Saluran Bawah Laut, dipasang di dasar laut dengan menggunakan kabel laut (submarine cable)

4. Menurut susunan (konfigurasi) salurannya: Saluran Konfigurasi horizontal, bila saluran fasa terhadap fasa yang lain/terhadap netral, atau saluran positip terhadap negatip (pada sistem DC) membentuk garis horisontal. Saluran Konfigurasi Vertikal, bila saluran-saluran tersebut membentuk garis vertikal . Saluran konfigurasi Delta, bila kedudukan saluran satu sama lain membentuk suatu segitiga (delta).

5. Menurut Susunan Rangkaiannya: Dari uraian diatas telah disinggung bahwa sistem distribusi di bedakan menjadi dua yaitu sistem distribusi primer dan sistem distribusi sekunder.

Jaringan Sistem Distribusi Primer, Sistem distribusi primer digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk distribusi ke pusat-pusat beban. Sistem ini dapat menggunakan saluran udara, kabel udara, maupun kabel tanah sesuai dengan tingkat keandalan yang diinginkan dan kondisi serta situasi lingkungan.Ditinjau dari cara pengawatannya, saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa macam tipe dan cara pengawatan, ini bergantung pula pada jumlah fasanya, yaitu: 1. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt 2. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt3. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt4. Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt5. Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt 6. Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt7. Sistem tiga fasa empat kawat 240/416 Volt 8. Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt 9. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

I. Alat dan Bahana. Software PSIMb. Seperangkat komputerc. Mouse

II. Langkah Kerjaa. Hidupkan komputer.b. Instal Software PSIM SIMCAD.c. Kemudian buka lembar baru di Software PSIM SIMCAD.d. Klik komponen-komponen yang akan digunakan. e. Cek kembali rangkaian yang telah dibuat. Kemudian klik dua kali untuk mengisi nilai komponen.f. Klik perintah simulate. Pilih pada submenu simulate control. Atur total time yang sesuai.g. Setelah di cek semua rangkaian klik pada menu run PSIM untuk mengecek rangkaian. Setelah itu akan tampil kotak dialog hasil dari pengecekan rangkaian, apabila masih ada kesalahan pada rangkaian, di harapkan untuk mengecek ulang.h. Jika kotak dialog hasil pengecekan rangkaian sudah complate. Klik pada run SIMVIEW untuk melihat hasil outputnya.i. Pilih Iout untuk melihat hasil dari arus output.j. Pilih Vout untuk melihat hasil dari tegangan output.k. Klik measure kemudian klik pada Iout yang akan berada diatas gelombang yang akan dilihat rms value nya dan average value nya.

III. Gambar rangkaianCycloconverter

Gambar rangkaian percobaan 1.A. Cycloconverter 1 phasa

B. Hasil praktikum.

C. Tabel hasil praktikumNoHasilAverage ValueRMS value

1Tegangan Vin0.000000310481 Volt77.7866 Volt

2Tegangan Vout-0.000434007 Volt60.6400 Volt

Gambar rangkaian percobaan 2.A. Cycloconverter 3 phasa

B. Hasil praktikum


1Tegangan VR-4.53397 Volt123.134 Volt

2Tegangan VS6.14785 Volt116.348 Volt

3Tegangan VT-8.12315 Volt121.524 lt

D. Analisa. Dari hasil pratikum diatas dapat dianalisa bahwa rangkaian Cycloconverter hasil output nya berbentuk gelombang tegangan. Gelombar rangkaian ini dan sudut yang di tentukan pada function. Pada rangkaian ini arus tidak ada yang terbuang di karenakan rangkaian ini tidak memakai komponen resistor, kapasitor, induktor.

E. Kesimpulan. Dari hasil pratikum dapat disimpulkan rangkaian cycloconverter bukan hanya diaplikasikan pada lampu show, tetapi dapat juga di aplikasikan untuk mengontrol motor induksi 1fasa dan 3fasa. Gerak kelap-kelip pada lampu show pengaruh terhadap sudut yang dipakai pada rangkaian cycloconverter, karena beda sudut akan berbeda pada gelombang output.

Gambar rangkaian percobaan 1.A. Dc-Ac inverter dengan masukan semi converter 1 phasa.

B. Hasil praktikum


1Tegangan Vout-0.174347 Volt183.129 Volt

2Tegangan Iout-0.000174359 Volt0.183129 Volt

Gambar rangkaian percobaan 2.A. Dc-Ac inverter dengan masukan full converter 1 phasa tidak terkontrol.

B. Hasil praktikum.


1Tegangan Vout0.0227175 Volt163.685 Volt

2Tegangan Iout0.0000227175 Volt16.3685 Volt

Gambar rangkaian percobaan 3.A. Dc-Ac inverter dengan masukan full converter 3 phasa tidak terkontrol.

B. Hasil praktikum.


1Tegangan VR-1.23511 Volt274.580 Volt


3Tegangan VT-1.08245 Volt274.651 Volt

Gambar rangkaian percobaan 4.A. DC-AC inverter dengan masukan semi converter 3 phasa tidak terkontrol.

B. Hasil praktikum.

C. Tabel hasil praktikum.NoHasilAverage ValueRMS value

1Tegangan VR132.579 Volt187.727 Volt


3Tegangan VT132.428 Volt187.418 Volt

Gambar rangkaian percobaan 5.A. Dc-Ac inverter dengan masukan full converter 1 phasa terkontrol.

B. Hasil praktikum.


1Tegangan Vin-0.000000844472 Volt155.573 Volt

2Tegangan Vout0.115635 Volt86.3733 Volt

Gambar rangkaian percobaan 6.A. Dc-Ac inverter dengan masukan full converter 3 phasa terkontrol.

B. Hasil praktikum.

C. Tabel hasil praktikumNOHasilAverage ValueRms Value

1Tegangan VR9,78488 Volt70,2341 Volt

2Tegangan VS28,0940 Volt66,5215 Volt

3Tegangan VT10,0658 Volt70,1719 Volt

Gambar rangkaian percobaan 7.A. Gambar rangkaian inverter 3 phasa dengan DC murni.

B. Hasil praktikum.

C. Tabel hasil praktikum.NOHasilAverage ValueRms Value

1Tegangan Vout 10,00416688 Volt47,1655 Volt



Gambar rangkaian percobaan 8.A. Gambar rangkaian inverter 1 phasa dengan DC murni.

B. Hasil praktikum.

C. Tabel hasil praktikum.NoHasilAverage ValueRms Value

1Tegangan Vin50,0000Volt50,0000 Volt

2Tegangan Vout0,0000000305114Volt26,3650 Volt

D. Analisa. Analisa 3 Phasa Dari hasil praktikum inverter 3 phasa ini dapat dianalisakan bahwa inverter memiliki 3 keluaran arus dan tegangan yang mempunyai harga yang berbeda-beda hal ini disebabkan karena sudut untuk keluarannya diatur pada power supply dari 0 hingga 240 hal inilah yang menyebabkan keluaran gelombangnya juga berbeda, hal ini telah di buktikan dengan praktikum.

Analisa 1 Phasa Dari hasil praktikum dapat dianalisa bahwa rangkaian inverter 1 phasa merupakan rangkaian pengubah sinyal input DC menjadi sinyal output AC, rangkaian inverter 1 phasa menggunakan empat buah MOSFET, MOSFET tersebut bekerja secara berpasangan dan bekerja (on-off) secara bergantian. Maka membutuhkan empat buah pulsa yang bekerja on-off secara bergantian. Rangkaian inverter 1 phasa menggunakan DC murni (batrai) tegangan output akan lebih besar dibandingkan dengan Rangkaian inverter 1 phasa menggunakan DC hasil converter. Karena pada rangkaian inverter 1 phasa menggunakan DC hasil converter output dari rangkaian ini belum menghasilkan tegangan DC yang sempurna walaupun sudah menggunakan kapasitor. Pada rangkaian inverter 1 phasa menggunakan DC hasil converter gelombang outputnya berbanding terbalik terhadap gelombang output pada rangkaian inverter 1 phasa menggunakan DC murni. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

E. Kesimpulan. Kesimpulan 3 PhasaDari hasil praktikum dapat kita simpulkan bahwa:1. Pada dasarnya prinsip kerja pada inverter 3 Phasa sama dengan inverter 1 phasa.2. prinsip kerja pada inverter 3 Phasa mengubah arus searah menjadi bolak-balik dengan frekuensi yang beragam. Dimana tegangan arus DC ini dihasilkan oleh sirkuit converter untuk kemudian diubah lagi menjadi arus AC oleh sirkuit inverter.3. Sirkuit converter berfungsi untuk mengubah daya komersial AC menjadi arus searah serta menghilangkan ripple akibat penyearahan yang akan dilakukan oleh dioda-dioda pada sirkuit converter ini dengan menggunakan kapasitor penghalus .

Kesimpulan 1Phasa Dari hasil praktikum dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:1. Inverter adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC.2. Rangkaian inverter 1 phasa menggunakan 4 buah mosfet yang bekerja secara berpasangan.

Daftar pustaka1. http://www.slideshare.net/misdhinyds/pengertian-dasar-inverter2. A. K. Chattopadhyay, Ph.D. Electrical Engg. Department, Bengal Engineering & Science University, Shibpur, Howrah, India.3. T. Saijo, S. Koike, and S. Takaduma. Characteristics of linear synchronous motor drive cycloconverter for Maglev Vehicle ML-500 at Miyazaki test track, IEEE Trans. on Ind. Appl.,vol.IA-17, 1981, pp. 533543.4. A. W. Hill, R. A. V. Turton, R. L. Dunzan, and C. L. Schwaln, A vector controlled cycloconverter drive for an ice-breaker, IEEE Trans. on Ind. Appl.,vol.IA-23, November/December 1987, pp. 10361041.

DC-AC Inverter.docx

Documents

Transcript of DC-AC Inverter.docx