laporan penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

51
PERCOBAAN VII PENYEARAH TAK TERKENDALI TIGA-FASA GELOMBANG PENUH 7.1 TUJUAN PERCOBAAN Menjelaskan prinsip kerja penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali. Membuat rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali. Mengukur besaran output dan input dari suatu rangkaian dari penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali. Menghitung parameter-parameter unjuk kerja suatu rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tek terkendali. Menentukan frekuensi gelombang output dari suatu rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali. 7.2 TEORI DASAR PENYEARAH JEMBATAN TIGA-FASA DENGAN BERBEBAN RESISTIF Gambar 7.1 memperlihatkan diagram rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali berbeban resistif. Nama lain penyearah tersebut adalah penyearah Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-1

Transcript of laporan penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Page 1: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

PERCOBAAN VII

PENYEARAH TAK TERKENDALI TIGA-FASA GELOMBANG PENUH

7.1 TUJUAN PERCOBAAN

Menjelaskan prinsip kerja penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak

terkendali.

Membuat rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.

Mengukur besaran output dan input dari suatu rangkaian dari penyearah tiga-

fasa gelombang penuh tak terkendali.

Menghitung parameter-parameter unjuk kerja suatu rangkaian penyearah tiga-

fasa gelombang penuh tek terkendali.

Menentukan frekuensi gelombang output dari suatu rangkaian penyearah tiga-

fasa gelombang penuh tak terkendali.

7.2 TEORI DASAR

PENYEARAH JEMBATAN TIGA-FASA DENGAN BERBEBAN RESISTIF

Gambar 7.1 memperlihatkan diagram rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang

penuh tak terkendali berbeban resistif. Nama lain penyearah tersebut adalah

penyearah tiga-fasa enam pulsa atau penyearah jembatan tiga-fasa (there-phase

bridge rectifier). Dalam gambar tersebut, tegangan bolak-balik (ac) tiga-fasa yang

akan diserahkan dapat berupa tegangan sekunder transformator tiga-fasa yang

terhubung segitiga (delta). Sekunder transforma-tor yang terhunung bintang dapat

pula digunakan, namun titik netral (N) tidak dipakai. Primer transformatornya dapat

terhubung bintang (Y) atau segitiga/delta.

Untuk mempermudah analisisnya, maka beban yang disuplai oleh penyearah ini

diambil yang bersifat resistif saja. Gambar 7.2 memperlihatkan bentuk-bentuk

gelombang untuk beban resistif.

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-1

Page 2: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.1 Penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.

Tegangan fasa pada input penyearah dalam hal ini dimisalkan mempunyai

persamaan :

Va = Vm sin ωt ............................................................................................. (7-1)

Vb = Vm sin (ωt - 2π / 3) .............................................................................. (7-2)

Vc = Vm sin (ωt + 2π / 3) .............................................................................. (7-3)

dimana :

Vm = harga maksimum tegangan fasa pada input penyearah

ωt = 2πft = sudut fasa sesaat gelombang tegangan input

f = frekuensi gelombang tegangan input

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-2

Page 3: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Berdasarkan persamaan (7-2) dan (7-3) diatas, maka tegangan antara – fasa

pada input penyearah adalah :

Vab = Vm sin (ωt + π / 6) .................................................................... (7-4)

Vba = Vm sin (ωt - 5π / 6) ................................................................... (7-5)

Vbc = Vm sin (ωt - π / 2) ..................................................................... (7-6)

Vcb = Vm sin (ωt + π / 2) .................................................................... (7-7)

Vca = Vm sin (ωt + 5π / 6) .................................................................. (7-8)

Vac = Vm sin (ωt - π / 6) ..................................................................... (7-9)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-3

Page 4: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.2 Bentuk-bentuk gelombang dari penyearah pada gambar 7.1

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-4

Page 5: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Untuk π/6 ≤ ωt ≤ π/2, vab adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di

antara 6 tegangan antar – fasa seperti yang dinyatakan dalam persamaan (7-4) sampai

(7-9). Ini memberi prategangan maju pada dioda D1 dan D6 sehingga konduksi.

Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga mem – blok. Arus

mengalir dari fasa “a” melalui beban, D6, dan kembali ke fasa “b”. Tegangan yang

muncul di beban adalah tegangan vab.

Untuk π/2 ≤ ωt ≤ 5π/6, vac adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di

antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D1 dan D2

sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga

mem – blok. Arus mengalir dari fasa “a” melalui D1, beban, D2, dan kembali ke fasa

“c”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vac.

Untuk 5π/6 ≤ ωt ≤ 7π/6, vbc adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di

antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D2 dan D3

sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga

mem – blok. Arus mengalir dari fasa “b” melalui D3, beban, D2, dan kembali ke fasa

“c”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vbc.

Untuk 7π/6 ≤ ωt ≤ 3π/2, vba adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di

antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D3 dan D4

sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga

mem – blok. Arus mengalir dari fasa “b” melalui D3, beban, D4, dan kembali ke fasa

“a”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vba.

Untuk 3π/2 ≤ ωt ≤ 11π/6, vca adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar

di antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D5 dan D4

sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga

mem – blok. Arus mengalir dari fasa “c” melalui D5, beban, D4, dan kembali ke fasa

“a”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vca.

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-5

Page 6: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Untuk 11π/6 ≤ ωt ≤ 13π/6, vcb adalah tegangan antar - fasa sesaat yang terbesar

di antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D5 dan D6

sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga

mem-blok. Arus mengalir dari fasa “c” melalui D5, beban, D6, dan kembali ke fasa

“b”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vcb.

Untuk 13π/6 ≤ ωt ≤ 15π/6, siklus kembali berulang dimana vab adalah tegangan

antar – fasa sesaat yang terbesar, menyebabkan dioda D1 dan D6 kembali konduksi

sementara empat dioda lainnya mem-blok. Demikian seterusnya.

Dari pembahasan diatas dapat dikatakan bahwa dalam satu siklus, keenam dioda

konduksi secara berurutan dimana setiap pasangan dioda akan konduksi selama 1 / 6

siklus (atau selama t = π / 3ω). Terlihat dari Gambar 7.2, bahwa dalam satu siklus

dihasilkan enam pulsa. Oleh sebab itu, penyearah ini disebut juga penyearah tiga-fasa

“enam pulsa”.

Persamaan untuk tegangan output adalah :

vo = Vm sin (ωt + π / 6) untuk π / 6 ≤ ωt ≤ π / 2

= Vm sin (ωt - π / 6) untuk π / 2 ≤ ωt ≤ 5π / 6

= Vm sin (ωt - π / 2) untuk 5π / 6 ≤ ωt ≤ 7π / 6

= Vm sin (ωt - 5π / 6) untuk 7π / 6 ≤ ωt ≤ 3π / 2

= Vm sin (ωt + 5π / 6) untuk 3π / 2 ≤ ωt ≤ 11π / 6

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-6

Page 7: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

= Vm sin (ωt + π / 2) untuk 11π / 6 ≤ ωt ≤ 13π / 6 .......................... (7-10)

Jika f dan T berturut – turut adalah frekuensi dan periode gelombang tegangan

input, serta f’ dan T’ berturut – turut adalah frekuensi dan periode gelombang

tegangan output (beban), maka dari Gambar 7.2 terlihat bahwa :

ωT = 2π ...................................................................................................... (7-11)

dan :

ωT’ = π / 3 .................................................................................................. (7-12)

sehingga :

T’ = T / 6 .................................................................................................... (7-13)

dan :

f’ = 1/T’ = 6/T = 6f .................................................................................... (7-14)

Jadi dapat disimpulkan bahwa frekuensi gelombang output adalah 6 kali

frekuensi gelombang input. Penyearah 6 – pulsa dapat pula diperoleh dengan

menerapkan sistem “bintang enam – fasa”.

Dengan menggunakan rumus harga rata – rata dan harga afektif, maka untuk

penyearah tiga – fasa jembatan ini didapatkan :

.......................................................................... (7-15)

..................................................................................... (7-16)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-7

Page 8: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Jika Vs(L-L) adalah harga efektif tegangan input antar-fasa, maka persamaan (7-15) dan

(7-16) di atas dapat dinyatakan lain :

Vdc = 1,35 Vs(L-L) ........................................................................................ (7-17)

Vrms = 1,3517 Vs(L-L) .................................................................................. (7-18)

Untuk beban resistif dengan resistansi R, berlaku :

Idc = 1,654 Im .............................................................................................. (7-19)

Irms = 1,6554 Im .......................................................................................... (7-20)

dimana :

Im = (1 / ) kali harga maksimum arus beban = Vm/R

Arus - arus dalam salah satu dioda dan salah satu fasa pada input adalah :

Is = 1,3517 Im ............................................................................................. (7-21)

Id(rms) = 0,955 Im ......................................................................................... (7-22)

Is(av) = 1,35 Im ............................................................................................. (7-23)

Id = 0,955 Im ............................................................................................... (7-24)

Dengan menggunakan nilai-nilai besaran diatas maka dapat ditentukan nilai

pendekatan secara teoritis parameter penyearahan tiga-fasa jembatan untuk beban

resistif.

FFv = FFI = 1,0009 .............................................................................. (7-25)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-8

Page 9: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

RFv = RFI = = 0,042 ........................................................... (7-26)

η = 99,8 % .................................................................................. (7-27)

TUF = 0,954 .................................................................................... (7-28)

CF = 1,281..................................................................................... (7-29)

PENYEARAH JEMBATAN TIGA-FASA DENGAN BERBEBAN INDUKTIF

. .Beban-beban induktif adalah beban-beban yang terdiri dari resistansi (R),

induktansi (L) dan kapasitansi (C) dengan , atau terdiri dari R dan L.

Beban yang mengandung L saja disebut beban induktif murni; sedangkan beban yang

mempunyai atau disebut beban “induktif tinggi”

(highly inductive). Perlulah dicatat bahwa penggunaan kata “tinggi” disini hanyalah

untuk melukiskan pengaruh resistansi yang cukup kecil terhadap reaktansi.

Adanya sifat induktif dari beban akan memperhalus arus yang mengalir dalam

beban, artinya mengurangi faktor ripel-nya. Untuk penyearah p-pulsa dengan p > 1

maka pada umumnya arus beban induktif tersebut sudah menjadi kontinu (tidak

putus).

Pada kondisi berbeban induktig, persamaan tegangan keluaran (tegangan

beban) sesaat tetap sama seperti yang dinyatakan dalam persamaan (7-15)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-9

Page 10: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.3 Bentuk gelombang keluaran pada penyearah jembatan tiga-fasa berbeban induktif.

Persamaan arus beban adalah :

Bentuk lain persamaan untuk Vo dan io adalah :

untuk ....................................................... (7-31)

dan :

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-10

io = .................................... (7-30)

untuk t

Page 11: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

untuk ............. (7-32)

Dengan diketahuinya persamaan arus beban dalam persamaan (7-27), maka harga

rata-ratanya dan harga efektif (rms) dari arus beban dapat ditentukan dengan rumus

berikut :

.........................................................................

(7-33)

Irms = = ............................................................ (7-34)

sehingga diperoleh :

................................................................................................ (7-35)

dan :

............... (7-36)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-11

Page 12: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

dalam hal ini :

................................................................................................... (7-37)

.............................................................................................. (7-38)

.............................................................................................................. (7-39)

Nilai pendekatan untuk parameter penyearahan adalah sebagai berikut :

Besaran tegangan :

FFv = 1,0009 ...................................................................................................... (7-40)

RFv = 0,042 ........................................................................................................ (7-41)

Besaran arus :

FFI =

= .......... (7-42)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-12

Page 13: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

RFI =

.................... (7-43)

........................ (7-44)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-13

Page 14: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

............ (7-45)

................. (7-46)

dalam hal ini sudut γ ditentukan dengan cara “trial and error” dari persamaan :

.................................... (7-47)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-14

Page 15: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.3 DIAGRAM RANGKAIAN

Gambar 7.4 Diagram rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.

7.4 ALAT DAN BAHAN

Osiloskop

Regulator ac 3 fasa

Dioda

Amperemeter

Voltmeter

Tahanan geser

Kabel secukupnya

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-15

Page 16: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.5 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Membuat rangkaian seperti gambar 7.3 dimana beban yang digunakan adalah

tahanan geser 42 Ω.

2. Dalam keadaan output regulator ac tiga-fasa minimum, memasukkan saklar S.

3. Menaikkan tegangan antar-fasa dari output regulator (Vs (L-L)) hingga

mencapai 20 V. [terlihat penunjukan V1].

4. Mencatat harga rata-rata dari tegangan output, arus beban, arus input dalam

salah satu fasa, dan arus dalam salah satu dioda. [terlihat penunjukan V2, A2,

A1 dan A3]. Kemudian memasukkan data ke dalam tabel.

5. Dengan menggunakan osiloskop 1-saluran, mengamati dan mengambarkan

bentuk gelombang dari tegangan beban, arus beban, arus input dalam salah

satu dioda. Catatan: harus dijaga dalam penggunaan probe agar terminal (+)

tidak terhubung singkat dengan terminal (-).

6. Mencatat harga efektif (rms) dari tegangan output, arus beban, arus input

dalam salh satu fasa, dan arus dalam salah satu dioda. [terlihat penunjukan

V2, A2, A1 dan A3]. Memasukkan data ke dalam tabel yang telah disediakan.

7. Mengulangi langkah no. (4) sampai no. (6) diatas hingga tegangan output

regulator antar-fasa (Vs(L-L)) sebesar 40 V.

8. Mengulangi langkah no. (1) sampai no. (7) di atas untuk beban induktif (R-L).

9. Meminimumkan kembali tegangan output regulator hingga penunjukan nol

dan kemudian membuka saklar S. Percobaan selesai.

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-16

Page 17: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.6 HASIL PERCOBAAN

Tabel 7.1 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R dengan alat ukur analog.

Vs(L-L)

(v)Vdc

(v)Idc

(A)Is(av)(A)

Id

(A)Vrms

(v)Vrms’

(v)Irms

(A)Irms’

(A)Is

(A)Id(rms)

(A)Id(rms)’

(A)

20 27,5 0,62 0 0,22 62 28,91 0,92 0,543 0,495 0,53 0,303

40 55,5 1,26 0 0,4 124 57,82 2,28 1,305 1 1,005 0,575

Keterangan:

Vrms’ = Vrms/ Fkv ; Irms’ = Irms / Fki ; Id(rms)’ = Id(rms) / Fki; Fkv = 2,1445; Fki = 1,747

Tabel 7.2 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R dengan alat ukur digital.

Vs(L-L)

(v)Vdc

(v)Idc

(A)Is(av)(A)

Id

(A)Vrms

(v)Irms

(A)Is

(A)Id(rms)

(A)

20 26,05 0,63 0,01 0,24 26,1 0,63 0,53 0,40

40 56,2 1,32 0 0,42 56,4 1,32 1,02 0,72

Tabel 7.3 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R-L dengan alat ukur analog.

Vs(L-L)

(v)Vdc

(v)Idc

(A)Is(av)(A)

Id

(A)Vrms

(v)Vrms’

(v)Irms

(A)Irms’

(A)Is

(A)Id(rms)

(A)Id(rms)’

(A)

40 51 0,49 0 0,17 120 55,95 0,72 0,412 0,405 0,41 0,237

80106,

50,87 0 0,305 243 113,3 1,38 0,78 0,75 0,73 0,417

Keterangan:

Vrms’ = Vrms/ Fkv ; Irms’ = Irms / Fki ; Id(rms)’ = Id(rms) / Fki; Fkv = 2,1445; Fki = 1,747

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-17

Page 18: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Tabel 7.4 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R-L dengan alat ukur digital.

Vs(L-L)

(v)Vdc

(v)Idc

(A)Is(av)(A)

Id

(A)Vrms

(v)Irms

(A)Is

(A)Id(rms)

(A)

40 57,2 0,48 0,01 0,18 57,3 0,49 0,39 0,31

80 110,8 0,87 0 0,32 111 0,92 0,75 0,57

Keterangan :

- Beban Resistif (R) = 42 Ω

- Ballast (L) = 20 W; 220-240 V; 0,37 A; 50 Hz

Gambar 7.5 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban resistif Vs = 20 V; time/div=5 ms; V/div=10 V; A/div=0,3 A [garis merah = io; garis biru= vo]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-18

Page 19: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.6 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban resistif pada Vs = 40 V; time/div=5 ms; V/div=100 V; A/div=0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]

Gambar 7.7 Gelombang masukan arus is dengan beban resistif pada Vs = 20 V; time/div=5ms; V/div = 100 V; A/div = 0,3 A [garis merah = is]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-19

Page 20: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.8 Gelombang masukan arus is dengan beban resistif pada Vs = 40 V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 3 A [garis merah = is]

Gambar 7.9 Gelombang keluaran arus dioda beban resistif pada Vs = 20V; time/div = 5ms; V/div = 200 v; A/div = 0,3 A [garis merah = id]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-20

Page 21: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.10 Gelombang keluaran arus dioda beban resistif pada Vs= 40V; time/div = 5ms; V/div = 200 V; A/div = 3 A [garis merah = id]

Gambar 7.11 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban induktif pada Vs = 40V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-21

Page 22: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.12 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban induktif pada Vs = 80V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]

Gambar 7.13 Gelombang masukan is beban induktif pada Vs = 40V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3A [garis merah = is]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-22

Page 23: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.14 Gelombang masukan is beban induktif pada Vs = 80V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3A [garis merah = is]

Gambar 7.15 Gelombang keluaran arus dioda beban induktif pada Vs= 40V; time/div = 5ms; V/div = 200; A/div= 0,3 A [garis merah = id]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-23

Page 24: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Gambar 7.16 Gelombang keluaran arus dioda beban induktif pada Vs=80; time/div = 5ms; V/div = 200; A/div= 0,3 A [garis merah = id]

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-24

Page 25: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.7 ANALISA HASIL PERCOBAAN

7.7.1 Perhitungan nilai induktansi dari beban

Dengan menggunakan beban induktif berupa ballast maka nilai induktansi

beban dapat dihitung dengan data berikut :

P = 20 W

V = 220 – 240 V

I = 0,37 A

f = 50 Hz

Penyelesaian :

7.7.2 Perhitungan parameter unjuk kerja

7.7.2.1 Beban Resistif

Alat ukur analog

Diketahui :

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-25

Page 26: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Vs = 20 V

R = 42 Ω

Dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban resistif dengan

menggunakan alat ukur analog diperoleh:

Vs = 20 V

Vdc= 27,5 V

Idc = 0,62 A

Is(av) = 0 A

Id = 0,22 A

R = 42 Ω

Vrms = 62 V

Vrms’ = 28,91 V

Irms = 0,95 A

Irms’ = 0,543 A

Is = 0,495 A

Id(rms) = 0,53 A

Id(rms)’ = 0,303 A

Ditanyakan :

a. FF = ….?

b. RF = ….?

c. η = ….?

d. TUF = ….?

e. CF = ….?

Penyelesaian :

a. Faktor Bentuk (FF)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-26

Page 27: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

b. Faktor Kerut (RF)

c. Efisiensi Penyearahan (η)

d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)

e. Faktor Kecuraman (CF)

Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.7

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.5

Alat ukur digital

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-27

Page 28: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Sedangkan dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban resistif

dengan menggunakan alat ukur digital diperoleh:

Vs = 20 V

Vdc= 26,05 V

Idc = 0,63 A

Is(av) = 0,01 A

Id = 0,24 A

Vrms = 26,1 V

Irms = 0,63 A

Is = 0,53 A

Id(rms) = 0,40 A

R = 42 Ω

Ditanyakan :

a. FF = ….?

b. RF = ….?

c. η = ….?

d. TUF = ….?

e. CF = ….?

Penyelesaian :

a. Faktor Bentuk (FF)

b. Faktor Kerut (RF)

c. Efisiensi Penyearahan (η)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-28

Page 29: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)

e. Faktor Kecuraman (CF)

Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.7

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.6

7.7.2.2 Beban Induktif

Alat ukur analog

Diketahui dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban R-L dengan

menggunakan alat ukur analog diperoleh:

Vs = 40 V

Vdc= 51 V

Idc = 0,49 A

Is(av) = 0 A

Id = 0,17 A

Vrms = 120 V

Vrms’ = 55,95 V

Irms = 0,72 A

Irms’ = 0,412 A

Is = 0,405 A

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-29

Page 30: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Id(rms) = 0,41 A

Id(rms)’ = 0,237 A

Ditanyakan :

a. FF = ….?

b. RF = ….?

c. η = ….?

d. TUF = ….?

e. CF = ….?

Penyelesaian :

a. Faktor Bentuk (FF)

b. Faktor Kerut (RF)

c. Efisiensi Penyearahan (η)

d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-30

Page 31: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

e. Faktor Kecuraman (CF)

Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.13

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.7

Alar ukur digital

Diketahui dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban R-L dengan

menggunakan alat ukur digital diperoleh:

Vs = 40 V

Vdc= 57,2 V

Idc = 0,48 A

Is(av) = 0,01 A

Vrms = 57,3 V

Irms = 0,49 A

Is = 0,39 A

Id(rms) = 0,31 A

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-31

Page 32: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Id = 0,18 A

Ditanyakan :

a. FF = ….?

b. RF = ….?

c. η = ….?

d. TUF = ….?

e. CF = ….?

Penyelesaian :

a. Faktor Bentuk (FF)

b. Faktor Kerut (RF)

c. Efisiensi Penyearahan (η)

d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)

e. Faktor Kecuraman (CF)

Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.13

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-32

Page 33: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.8

7.7.3 Perhitungan frekuensi keluaran berdasarkan bentuk gelombang

7.7.3.1 Beban Resistif

Berdasarkan gambar 7.5 atau 7.6

1 div ~ 1,35 cm ~ 5 ms

Periode (To) ~ 0,9 cm ~

= 3,33 ms = 3,33 x 10-3 s

Frekuensi (fo) =

=

= 300,003 Hz

7.7.3.2 Beban Induktif

Berdasarkan gambar 7.11 atau 7.12

1 div ~ 1,35 cm ~ 5 ms

Periode (To) ~ 0,9 cm ~

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-33

Page 34: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

= 3,33 ms = 3,33 x 10-3 s

Frekuensi (fo) =

=

= 300,003 Hz

7.7.4 Hubungan antara Idc dan Is(av) dan hubungan antara Irms dan Is

Berdasarkan gambar 7.5 terlihat bahwa pada gelombang Idc terdapat

enam pulsa dalam satu gelombang atau satu periode. Sedangkan pada

percobaan diperoleh nilai (Is(av)) nol di setiap besaran masukan tegangan, hal

ini dapat dibuktikan dengan melihat pada gambar 7.7 (Is(av)) dalam satu periode

terdapat empat pulsa. Dua pulsa pada sisi atas (+) dan dua pulsa pada sisi

bawah (-), sehingga diperoleh nilai nol pada (Is(av)). Sehingga nilai Idc tidak

ada pengaruhnya terhadap (Is(av)) karena berapa pun nilai Idc, (Is(av)) akan tetap

bernilai nol.

Hubungan Irms dan Is diperoleh berdasarkan gambar 7.5 dan 7.7. Nilai

Irms diperoleh dengan melihat gelombang pada gambar 7.5 dimana terdapat

enam pulsa dalam satu gelombang atau satu periode. Sedangkan nilai (Is)

diperoleh dengan melihat gelombang pada gambar 7.7 (Is) dimana dalam satu

periode terdapat empat pulsa. Dengan melihat persamaan Is / Irms =

sehingga dapat disimpulkan bahwa besarnya nilai Irms dapat mempengaruhi

besarnya nilai Is.

7.7.5 Perbandingan antara hasil percobaan dan hasil perhitungan menurut teori

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-34

Page 35: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.7.5.1 Beban Resistif

Nilai teoritis dari FF, RF, η, TUF, dan CF telah dinyatakan dalam persamaan

(7-25) sampai dengan (7-29).

Tabel 7.5 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R menggunakan alat ukur analog

Vs(L-L) (V)FF RF

η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus

20

Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281

Aktual 1,05 1,48 0,32 1,1 64,1 % 0,994 1,39

Error (%) 4,9 47,9 661,9 2519 35,77 4,19 8,5

40

Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281

Aktual 1,04 1,036 0,292 0,27 92,67 % 1,009 1,2

Error (%) 3,9 3,5 595,2 542,8 7,14 5,76 6,32

Tabel 7.6 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R menggunakan alat ukur digital

Vs(L-L) (V)FF RF

η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus

20

Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281

Aktual 1,002 1 0,062 0 99,8 % 0,894 1,3

Error (%) 0,11 0,09 47,62 100 0 6,3 1,48

40

Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281

Aktual 1,004 1 0,08 0 99,64 % 1,05 1,17

Error (%) 0,31 0,09 90,47 100 0,16 10,06 8,66

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-35

Page 36: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.7.5.2 Beban Induktif

Nilai teoritis dari FFv dan RFv telah dinyatakan dalam persamaan (7-40) dan

(7-41). Sedangkan, nilai FFI, RFI, η, TUF diperoleh dengan mensubtitusikan ϕ dalam

persamaan (7-42) sampai dengan (7-45). Nilai ϕ dapat dihitung sebagai berikut:

sehingga diperoleh :

FFI = 1,000002571

RFV = 0,0023

η = 99,91 %

TUF = 0,955

Dengan cara “trial and error” dalam persamaan (7-47) maka diperoleh :

γ = 76,68553214o

sehingga diperoleh nilai CF = 1,229

Tabel 7.7 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R-L menggunakan alat ukur analog

Vs(L-L) (V)FF RF

η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus

40

Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229

Aktual 1,1 1,47 0,45 1,08 62,03 % 0,891 1,18

Error (%) 9,9 47 971,4 46856 37,9 6,7 3,98

80Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229

Aktual 1,06 1,586 0,36 1,23 59,25 % 0,892 1,2

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-36

Page 37: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

Error (%) 5,9 58,6 757,14 53378 40,7 6,59 2,36

Tabel 7.8 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R-L menggunakan alat ukur digital

Vs(L-L) (V)FF RF

η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus

40

Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229

Aktual 1,002 1,02 0,059 0,205 97,79 % 1,016 1,23

Error (%) 0,11 2 40,47 8813 2,12 6,4 0,08

80

Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229

Aktual 1,002 1,06 0,06 0,344 94,39% 0,93 1,2

Error (%) 0,11 6 42,85 19964 5,5 2,6 2,36

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-37

Page 38: laporan  penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc

7.8 KESIMPULAN

Dari hasil pengamatan pembacaan alat ukur (praktikum),besar Vrms pada

parameter output cenderung lebih besar dari pada besar Vrms pada parameter

output dengan teoritis.

Dari tabel hasil pengamatan terlihat nilai Is (dc) pada alat ukur analog selalu

menunjukkan nilai nol, ini diakibatkan oleh nilai arus masukan pada rangkaian

sebelum diarahkan adalah arus ac.

Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-38