Penyearah Terkendali 1 Fasa Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber AC dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan DC output yang dapat diatur/ dikendalikan.Konsep PenyearahDalam penyearah satu fasa terkendali konsep penyearahnya dibagi menjadi :- Penyearah setengah gelombang- Penyearah gelombang penuhPenyearah 1 fasa setengah gelombang TerkontrolPerbedaan antara rangkaian terkontrol dengan tak terkontrol adalah Komponen penyearah yang digunakannya Penyearah ini menggunakan komponen penyearah terkontrol diantaranya: Thyristor atau SCR (Silicon Controlled Rectifier) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) Dll.Terkontrol dalam hal ini maksudnya adalah penyearah ini dapat dipicu pada sudut tertentu sehingga dapat menghasilkan keluaran sesuai dengan yang diinginkan.Untuk memicu komponen penyearah. Harus ditentukan terlebih dahulu karakteristik dari masing-masing komponennya. Seperti: Untuk memicu Thyristor dibutuhkan arus pemicuan. Untuk memicu IGBT dibutuhkan tegangan pemicuan.Komponen yang satu dengan yang lainnya memiliki jenis dan besar pemicuan yang berbeda-beda.Hasil output dari rangkaian penyearah 1 fasa setengah gelombang terkontrol adalah hanya bagian positif dalam satu panjang gelombang.Lalu hasil inputnya adalah gelombang sinus yang memiliki bagian positif dan bagian negatif dalam satu panjang gelombangnya, namun dapat dipicu pada sudut tertentu.

Gambar diatas merupakan rangkaian penyearah satu fasa setengah gelombang terkontrol dengan beban resistif. Garis putus-putus merupakan input, sedangkan garis tak putus-putus merupakan output.Dari gambar tersebut, dapat diketahui bahwa kerja dari rangkaian tersebut dapat dibagi menjadi 2, yaitu :Ketika arus input adalah positif, maka dioda dibias maju, ketika terdapat arus pemicuan yang memicu komponen penyearah, maka terdapat arus yang mengalir dari sumber ke beban. Pada gambar kurva kanan, tampak bahwa terdapat arus yang mengalir pada beban. Kurva kanan bawah merupakan kurva pemicuan. Dari kurva tersebut dapat dilihat bahwa thyristor dipicu dengan arus pemicu ketika sudut alfa. Sehingga arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika sudut alfa tersebut.Ketika arus input adalah negatif, maka dioda akan dibias mundur, sehingga arus tidak dapat mengalir pada beban karena dioda memblok aliran arus. Pada gambar kurva paling bawah, tampak bahwa tidak ada arus yang mengalir pada beban. Ditunjukkan dengan garis lurus nol.Tegangan keluaran dari rangkaian ini dapat dicari dengan menggunakan persamaan:Jika:Maka:Tujuan digunakannya Penyearah satu fasa setengah gelombang Penyearah setengah gelombang bertujuan untuk menyederhanakan komponen yang digunakanRangkaian konverter ini biasanya memerlukan kapasitor yang cukup besar agak didapatkan penyearah yang ideal. Biasanya faktor daya dari penyearah setengah gelombang tidak bisa mendekati satu, walaupun beban yang digunakan merupakan resistor murniPenyearah satu fasa gelombang penuhPenyearah ini memiliki 2 jenis, yaitu penyearah dengan tap tengah (2 dioda) dan penyearah jembatan (bridge / 4 dioda) Yang membedakan antara Penyearah terkontrol dan tidak terkontrol gelombang penuh adalah komponen penyearah yang digunakannya.Penyearah jenis ini menggunakan komponen penyearah terkontrol seperti: Thyristor atau SCR (Silicon Controlled Rectifier) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) Dll.Maksud dari Terkontrol ialah penyearah ini dapat dipicu pada sudut tertentu sehingga dapat menghasilkan keluaran sesuai dengan yang diinginkan. Untuk memicu komponen penyearah tersebut, kita harus mengetahui terlebih dahulu karakteristik dari masing-masing komponennya.Untuk memicu Thyristor dibutuhkan arus pemicuan, sedangkan untuk memicu IGBT dibutuhkan tegangan pemicuan.Komponen yang satu dengan yang lain memiliki jenis dan besar pemicuan yang berbeda- beda. Hasil Output dari penyearah ini adalah berupa dua buah bagian positif dalam satu panjang gelombang dari yang inputnya adalah berupa setengah bagian positif dan setengah bagian negatif dalam satu panjang gelombang, namun dapat dipicu pada sudut tertentu.Berikut adalah rangkaian dari penyearah satu fasa gelombang penuh terkontrol.

Gambar diatas merupakan penyearah gelombang penuh terkontrol dengan beban resistif. Proses kerja utama dari rangkaian ini sama dengan penyearah gelombang penuh tak terkontrol. Yang membedakan adalah rangkaian ini dapat dipicu pada sudut tertentu.Tegangan keluaran dari rangkaian ini dapat dicari dengan menggunakan persamaan seperti dibawah ini :Jika :

Maka:

Perbedaan Gelombang 1 fasa Terkendali dan Tak TerkendaliTerkendaliTidak Terkendali

Menggunakan komponen SCR,IGBT,MOSFETMenggunakan komponen Dioda, Thrystor dll.

Tegangan keluaran yang dikeluarkan bisa diaturTegangan keluaran yang dikeluarkan belum bisa diatur

Dapat dipicu pada sudut tertentu agar bisa diatur tegangannya

Tidak dapat dipicu menggunakan sudut

Aplikasi Penyearah satu fasa terkendali Sistem Uninterruptible Power Supply (UPS) pada komputer Adaptor Konverter sumber DC (daya kecil)

Contoh Soal Suatu konverter setengah gelombang satu fasa pada gambar dibawah ini dioperasikan dengan sumber 120 V, 60 Hz dengan beban resistif dengan resistansi beban R = 10 . Jika tegangan keluaran rata-rata 25% dari tegangan keluaran rata-rata maksimum yang mungkin, hitung (a) sudut penyalaan, (b) arus keluaran rata-rata dan rmsDiketahui bahwa untuk menghitung tegangan keluaran rata-rata penyearah terkontrol adalah : Dan, tegangan keluaran rata-rata maksimum didapatkan jika , sehingga dapat dihitung: Dengan : Maka : Tegangan dc keluaran yang akan dicari sudut penyalaannya memiliki tegangan keluaran rata-rata

Dari nilai ini, didapatkan : Didapatkan sudut penyalaan thyristor adalah saat Arus keluaran rata-rata didapatkan : IDC = Dengan mengingat bahwa : Dan didapatkan arus keluaran rata-rata : IDC = = = 1,35 A Sedangkan arus keluaran rms dapat dihitung dengan menentukan tegangan rms terlebih dahulu, yaitu : Sehingga, nilai arus keluaran rms yang didapatkan adalah : Irms = = = 5,306 A

Latihan SoalSuatu konverter setengah gelombang satu fasa dan dioperasikan dengan sumber 120 V, 60 Hz dengan beban resistif dengan resistansi beban R = 15 . Jika tegangan keluaran rata-rata 50% dari tegangan keluaran rata-rata maksimum yang mungkin, hitunglah :(a) sudut penyalaan, (b) arus keluaran rata-rata dan rms.Penyelesaian : a) Diketahui bahwa untuk menghitung tegangan keluaran rata-rata penyearah terkontrol adalah :

Dan, tegangan keluaran rata-rata maksimum didapatkan jika , sehingga dapat dihitung:

Dengan :

Maka :

Tegangan dc keluaran yang akan dicari sudut penyalaannya memiliki tegangan keluaran rata-rata

Dari nilai ini, didapatkan :

Didapatkan sudut penyalaan thyristor adalah saat b) Arus keluaran rata-rata didapatkan :IDC = Dengan mengingat bahwa :

Dan didapatkan arus keluaran rata-rata :IDC = = = 1.8 A Sedangkan arus keluaran rms dapat dihitung dengan menentukan tegangan rms terlebih dahulu, yaitu :

Sehingga, nilai arus keluaran rms yang didapatkan adalah :Irms = = = 5,706 A