JOB 1 Penyearah Terkendali Pulsa -Tunggal Beban R Dan Campuran R+L

POLITEKNIK NEGERI PONTIANAK

Lab.Teknik ElektroNO. JOB

1

Semester : VI

Jurusan Teknik Elektro

Waktu : 6 Jam

Penyearah Terkendali Pulsa -Tunggal Beban R Dan Campuran R+L

1. TUJUAN

1. Menggambarkan tampilan arus dan tegangan

2. Melakukan pengukuran arus dan tegangan

3. Menghitung faramater-farameter sesuai dengan bebannya. .

4. Menggambar kurva transfer karakteristik beban R dan beban campuran R+L.

2. DASAR TEORI BEBAN R

Komveretr pulsa-tunggal merupakan rangkaian penyearah terkendali paling

sederhana sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini :

Gb.1.Komverter fasa-tunggal beban R

Pada pemakain di elektronika daya, konverter fasa-tunggal ini kurang begitu

penting dikarenakan ripple yang tinggi pada tegangan outputnya. Namun praktek

ini sangat perlu dilakukan untuk memahami prinsip dasar penyearah yang mana

masukannya tegangan AC keluarannya adalah tegangan DC yang dapat diatur

sesuai dengan keinginkan. Disamping itu juga untuk memahami karakteristik

penyearah ini dengan beban yang berbeda-beda. Dengan pemahaman yang baik

pada penyerah ini akan memudahkan memahami penyerah-penyearah yang lebih

tinggi jumlah pulsanya.



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Prinsip dasar penyerah ini adalah : pada setengan siklus tegangan input. AC,

polaritas pada sekunder trafo diatas positif (+) dan dibawah negative (-), dengan

demikian SCR akan merasakan bias maju ( anoda SCR terhubung sumber

positif, katodanya terhubung sumber negatif) maka jika diberi trigger pulsa pada

gate-nya maka SCR akan menghantar dan dapat diatur menghantarnya dengan

cara menunda pada sudut berapa SCR tersebut akan on yang disebut dengan

sudut penundaan penyalaan α, Dengan demikian besarnya tegangan keluaran

dapat diatur dengan cara mengatur besarnya sudut α. Namun demikian jika pada

kondisi bias maju tersebut SCR tidak diberi pulsa penyalaan maka SCR tetap

tidak akan bekerja.

Sedangkan pada setengah siklus negative dimana terjadi perubahan polaritas

sekunder trafo sisi atas menjadi negative dan sisi bawah trafo positif maka SCR

meraskan bias balik dan SCR tidak akan menghantar walaupun diberi pulsa

penyalaan pada gatenya.

Bentuk gelombang tegangan masukan dan gelombang arus dan tegangan

keluaran penyerah terkendali fasa-tunggal sebagaimana yang diperlihatkan pada

gambar berikut:

Gb.2. Bentuk gelombang tegangan masukan, tegangan, dan arus keluaran



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Secara teoritis dengan mengabikan rugi-rugi, besaran-besaran yang ada pada penyearah ini adalah :

1. Tegangan DC rata-rata UdAVα = 1/2π

= 1/2π Vm

= Vm/2π [ -Cos 180˚ – (- Cosα ) ]

UdAVα = Vm/2π [ -(-1) + Cosα ] = Vm/2π [ 1 + Cosα ]

Dimana Vm = Uv , Untuk harga α = 0˚ maka

UdAV0 = Vm/2π [ 1 + Cos 0º ] = . Vm/2π [ 1 + 1 ] = 2Vm/2π =

Dapat juga tegangan dc rata-rata ditulis sbb:

UdAVα = [ 1 + Cosα ] UdAV0

Persamaan ini dapat dirubah menjadi sbb :

UdAVα = [ 1 + Cosα ]

UdAV0

Bentuk persamaan ini merupakan persamaan matematis untuk kurva transfer

karakteristik yaitu kurva yang menghubungkan besarnya perubahan tegangan

keluaran dc akibat perubahan sudut penundaan penyalaan α.

2. Arus dc rata-rata IdAVα = UdAVα/R

3.Tegangan keluaran dc efektif UdrMSα

UdrMSα = [ d (ωt))2 ]1/2

= [ ]1/2

4.Arus dc efektif (RMS)

IdRMS = UdrMSα/R



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Farameter-farameter pada masing=masing jenis penyearah terkendali berbeda-beda tergantung pada besar-besarnnra sbb:

1. Faktor bentuk (Form-Factor/FF) tegangan dengan notasi FFU = UdrMSα

UdAVα

2. Faktor kerut (Ripple Pactor tegangan )RFU = ( FFu2 - 1 )1/2 x 100 %

Secara matematis kurva transfer karakteristik dapat digambarkan sbb :

2.TEORI DASAR BEBAN CAMPURAN R + L

Jenis beban ini merupakan simulasi jenis beban yang sering ditemui dalam

praktek sehari-hari dimana beban L mencegah perubahan arus beban secara

tiba-tiba.

Pada saat SCR mulai dinyalakan pada sudut penundaan penyalaan α selama

setengah siklus positif yang pertama Uv, arus mulai mengalir dan tegangan

beban yang melintasi inductor L dapt ditulis sbb:

UL = L = UV - UR , dimana UR = R x id yang

proporsional dengan arus



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Selama α - 1 besarnya tegangan UL = UV – UR adalah positif dan arunya

semakian naik, setelah melawati harga 1 tegangan UL menjadi negative dan

arusnya semakin menurun sampai mencapai titik nol pada saat 2 yang

membagi tengah luas daerah A1 = luas daerah A2

Arus dc terbentuk dari arus sinus yang tertinggal terhadap tegangan input UV

dengan sudut phasa beban = tg-1 ω/R dan arus menurun dengan konstanta

waktu τ = L/R pada titik ini arus adalah berlawanan dan setara dengan nilai

arus sinusoidal. Arus dc akan tetap mengalir sebagai akibat pelepasan

muatan yang tersimpan pada inductor L pada saat tegangan inputnya nol.,

tegangan dc yang terjadi terbentuk dari daerah positif dan daerah negative,

dimana daerah negative mengurangi nilai rata-ratanya.

Arus dc menurun secara kontinyu saat sudut penundaan penyalaan α

semakin besar dan pada harga α = 180º besar IdAV dan IdRMS adalah nol.

Bentuk gelombang tengan input, tegangan dan arus output diperlihatkan pada

gambar dibawah berikut:

Gb.3,Rangkaian, bentuk gelombang tegangan penyearah 1-phasa

Beban campuran R+L.



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Gb.4 Bentuk gelombang input,gelombang tegangan dan arus keluaran penyearah pulsa-tunggal beban R+L

Persaman-persamaan yang berlaku untuk penyearah ini adalah sbb:

1. Tegangan dc rata-rat, UdAV = UVM [ Sin (ωt- ) – Sin (α - )e-R/ωt(ωt-α) ] 2π

2. Arus rata-rata IdAV = UdAV R

3.Tegangan efektif UdRMS =

4. Arus keluaran efektif =



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


3. TEORI DASAR PENYEARAH BEBAN R+L DENGAN DIODA

FREE-WHEELING

Untuk menghindari pengaruh beban induktansi di beban dengan cara

mengurangi daerah negative, maka dipasang dioda free-wheeling yang

dipasang paralel dengan beban dan polaritasnya adalah akan off jika

tegangan keluaran Ud positif, sebgaimana diperlihatkan pada gambar

dibawah:

Gb.5 Raangkain penyearah pulssa-tunggal beban R+L dengan dioda

Free-wheeling

Pada saat tegangan input melintasi titik nol, dioda free-wheeling akan

bekerja melalukan arus yang tersimpan pada beban L bersirkulasi di beban

sampai energi magnetic yang tersimpan pada induktansi menjadi nol, dengan

demikian tidak dikembalikan ke sumber ac, sebagaimana pada penyearah

beban R+L tampa dioda free-wewling,



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Karena tidak ada komponen negative pada output penyearah maka besarnya

tegangan dc rata-rata UdAV dibeban adalah sama sebagaimana pada penyearah

dengan beban R saja yaitu :

UdAV = UVM ( 1 + cos α )

2π

IdAV = UdAV

R

Gb.6. Bentuk gelombang tegangan input, tegangan dan arus output Penyearah beban R+L dengan dioda free-wheeling.

4. BAHAN DAN ALAT-ALAT. Bahan dan peralatan yang diperlukan pada percobaan sbb :

1 DL2604 SCR 1 DL 2613 Catu Daya Dc 1 DL2614 Generator Tegangan Referensi 1 DL 2616 Unit Kontrol Dua Pulsa



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


1 DL 2626 Trafo Utama 1 DL 2628 Fuse Super Cepat ( 3 x 6,3 A) 1 DL 2635 Beban Universal 1 DL 2643 Soket bersama Shunt 1 1 DL 2109T3PV Voltmeter Moving-Irron (125-250-500 V) 1 DL 2109T33 True RMS Meter 1 Unit Osciloscope Dua-Chanel

5.Gambar Rangkaian percobaan Beban R murni

6.Gambar Rangkaian percobaan Beban R + L



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


7. Gambar rangkaian beban R+L dengan Dioda Free-Wheeling

7.Prosedur Percobaan



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


A. Menghubungkan Rangkaian Rangkai dan susun percobaan sebagaimana gambar rangkaian 5,6,7 untuk

masing masing percobaan sesuai dengan jenis bebannya.

Hubungkan voltage reference generator DL 2614, dan control unit DL 2616 ke sumber tegangan +15/0/-15.

Hubungkan output U0 dari voltage genegrator ke input control unit.

Hubungkan terminal L/N (USYN) dari control unit masing-masing ke mains transformer..

Hubungkan trafo 4-pulsa ke gate dan katoda ke rangkaian SCR, dimana soket yang ditandai titik (dot) dihibingkan ke gate SCR.

B. Mengatur setingan peralatan Atur volttage reference generator DL 2614 pada saklar EXT/INT ke posisi

“INT”, dan atur saklar (0/+10V/(0/±10V) pada posisi (0/+10).

Atur potensiometer ke posisi 10 V

Pada Control Unit DL.2616, atur saklar sudut alpha pada posisi 0˚.

Atur “Pulse shape pada posisi “train”, dan atur inhibit voltage Uinh = 15 V (open)

C. Mengukur Tegangan dan Arus

Masukan sumber tegangan dan ukurlah :

Tegangan input rms Uv, dari sumber tegangan pada voltmeter P1

Nilai tegangankeluaran dc rata-rata Udav dan tegangan rms keluaran Udrms

pada voltmeter P2

Aruskeluaran dc rata-rata Idav dan arus rms Idrms pada Ammeter P3.

Pengukuran dilakukan dengan interval sudut mulai : 0˚,30˚,60˚,90˚, 120˚,150˚, dan masukan pada table yang tersedia.

Tabel Data Pengukuran



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


α (˚) 0 30 60 90 120 150

Udav (V)

Udrms(V)

Idrms (a)

Dari hasil pengukuran tersebut isilah tabel berikut untuk menentukan kurva transfer karakteristiknya

α (˚) 0 30 60 90 120 150

Udavα/Udrmsαα

Idavα/Idrmsα

Fi

Wi (%)

Dari tabel ini buatlah kurva transfer karakteristiknya dengan kertas grafik sebagaimana contoh teorinya.

8 Menggambar tampilan Osciloscope pada kertas grafik

A. Gambar tampilan tegangan input (Uv) dan tegangan output (Ud)

Atur oscilloscope pada: DC coupling; Mode Yt ; Triger AC Line

Chanel 1 (tegangan masukan Uv) pada skala :50/div;probe x 10

Chanel 2 (tegangan keluaran Ud) pada skala 50/div ; probe x 10

Gambar diambil pada saat sudut alpha 90˚.

Hasilnya maasukan pada grfik.

B. Gambar tampilan tegangan output Ud dan arus output Id

Atur oscilloscope pada: DC coupling; Mode Yt ; Triger AC Line



1

Semester : VI


Waktu : 6 Jam


Chanel 1 (tegangan masukan Uv) pada skala :50/div;probe x 10

Chanel 2 (arys keluaran Id) pada skala 10/div ; probe x 1

Gambar diambil pada saat sudut alpha 90˚.

Hasilnya maasukan pada grfik

9. Lakukan percobaan untuk masing-masing :

beban R-murni (Gambar 5.)

beban R+L (Gambar 6)

dan beban R+L dengan dioda free-wheeling (Gambar7)

JOB 1 Penyearah Terkendali Pulsa -Tunggal Beban R Dan Campuran R+L

Documents

Transcript of JOB 1 Penyearah Terkendali Pulsa -Tunggal Beban R Dan Campuran R+L