PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

51
PRAK S LABOR JURUSAN TEKN U PANDUAN PRAKTIKUM KTIKUM KENDALI ELEKTRON SISTEM TENAGA LISTRIK (TEE 309P) RATORIUM TEKNIK TENAGA LIST NIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI I UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA NIS TRIK INFORMASI

Transcript of PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Page 1: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

PRAKTIKUM

SISTEM TENAGA LISTRIK

LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

PANDUAN PRAKTIKUM

PRAKTIKUM KENDALI ELEKTRONIS

SISTEM TENAGA LISTRIK

(TEE 309P)

LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK

TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

LEKTRONIS

LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK

TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI

Page 2: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

TATA TERTIB/KETENTUAN P R A K T I K U M

KETENTUAN DAN TATA TERTIB :

• Praktikan dibagi ke dalam kelompok-kelompok masing-

masing 3 mahasiswa. Pembagian dilaksanakan pada

praktikum yang pertama.

• Tiap kelompok akan menjalani 1 unit praktikum tiap pekannya.

• Praktikum akan dibagi ke dalam 2 tahapan :

a. Pre-Tes (sesuai bab praktikumnya) : 30 menit

b. Pelaksanaan Praktikum (Pengambilan Data) : 150 menit

• Praktikan harus sudah hadir di tempat 10 menit sebelum

praktikum dimulai, jika terlambat lebih dari 10 menit tidak

diperbolehkan mengikuti pretest. Apabila terlambat lebih dari

10 menit maka praktikan diharap mengganti jadwal praktikum

di hari yang lain. Kemudian jika terlambat lebih dari 15 menit

maka tidak diperkenankan inhal/mengganti praktikum pada hari

lain.

• Dalam pelaksanaan praktikum, praktikan harus benar-

benar aktif, serius, dan memperhatikan petunjuk-petunjuk

asisten demi keamanan dan keselamatan bersama.

• Laporan Praktikum harus diselesaikan dan dikumpulkan paling

lambat 1 (satu) minggu setelah pelaksanaan praktikum.

Keterlambatan pengumpulan laporan akan dikenai sanksi yang

melekat padanya.

• Inhal hanya diizinkan untuk praktikan yang berhalangan hadir

dengan alasan yang jelas dan dengan Surat Izin yang

ditunjukkan kepada Kepala Laboratorium Teknik Tenaga

Listrik. Inhal dilaksanakan pada hari selanjutnya sesuai

Page 3: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

kesepakatan dengan asisten dan dengan seijin Laboran.

• Perlu diperhatikan bahwa, inhal hanya diberikan 1 kali

kesempatan dan batas maksimum inhal adalah 2 kali dengan

konsekuensi yang melekat di dalamnya.

• Diwajibkan memakai sepatu dan kemeja (pemakaian kaos

berkerah hanya disarankan), apabila memakai kaos oblog tak

berkerah dan/atau memakai sandal dan/atau sepatu sandal,

serta disarankan tidak memakai jaket. Apabila praktikan

menggunakan/memakai salah satunya, praktikan akan diminta

menggantinya.

PENILAIAN :

PRESENSI : 10 poin

PRAKTIKUM : 10 poin

PRE-TEST : 15 poin

LAPORAN : 35 poin

RESPONSI : 40 poin

+

TOTAL : 100 poin

Page 4: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

DAFTAR UNIT

PERCOBAAN UNIT 1. PENYEARAH TERKENDALI MENGGUNAKAN

THYRISTOR (SCR)

PERCOBAAN UNIT 2. KONVERTER AC-AC TERKENDALI MENGGUNAKAN

TRIAC

PERCOBAAN UNIT 3. INVERTER 3 FASE

PERCOBAAN UNIT 4. SIMULASI KONVERTER DC-DC (CHOPPER)

PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM

LEMBAR PENGAMATAN

Page 5: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

1. UNIT 1. PENYEARAH TERKENDALI MENGGUNAKAN THYRISTOR (SCR)

1.1. Maksud dan Tujuan

Maksud:

a. Mengetahui kinerja pengoperasian penyearah terkendali

b. Mengetahui beberapa nilai: nilai time-averaged (linear), nilai

penyearahan (rectification value), nilai RMS (root-mean-square value),

ripple dan factor bentuk

Tujuan:

a. Menunjukkan dan mendeskripsikan time profile dari tegangan DC, arus

DC dan profil tegangan yang disearahkan untuk beberapa variasi beban

dan sudut penyulutan

b. Menentukan karakteristik pengendalian pada penyearah terkendali

c. Menentujan factor bentuk dan ripple

1.2. Prinsip Teoritis Penyearah Terkendali

Penyearah terkendali yang paling sederhana adalah menggunakan Silicon

Controlled Rectifier (SCR) atau lebih dikenal dengan istilah Thyristor. SCR

merupakan salah satu komponen power electronic yang sudah umum digunakan

sebagai saklar (switch). Pada dasarnya prinsip kerja mirip dengan transistor

Page 6: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

untuk daya yang rendah, perbedaannya adalah SCR ini dapat digunakan pada

tegangan dan arus besar (daya besar). Secara struktur penyusunnya dan lambing

yang biasa digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1. Struktur dan Lambang SCR.

SCR ini memiliki karakteristik terhadap tegangan dan arus seperti yang tersaji

pada Gambar 1.2. Pada gambar tersebut tampak terlihat bahwa tegangan yang

dapat dilewatkan oleh SCR sangat dipengaruhi oleh besarnya arus gate yang

mencerminkan sudut penyulutan (gate angle atau firing angle).

Page 7: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Gambar 1.2. Kurva Karakteristik i-v SCR.

Penyearah terkendali yang menggunakan SCR secara umum dapat dirangkaian

seperti pada Gambar 1.3. Sehingga hasil penyearahan akan sepertihalnya

penyearahan menggunakan diode, tetapi pada rangkaian ini dapat

diatur/dikendalikan seperti yang disajikan pada Gambar 1.4. yang tampak

terpotong, bagian terpotong itulah yang merupakan bagian dari pengendalian

penyearahan ini.

Page 8: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Gambar 1.3. Rangkaian Sederhana Penyearah Terkendali Setengah Gelombang

dengan 1 SCR.

Gambar 1.4. Bentuk Gelombang Hasil Penyearahan Terkendali. (atas) Bentuk

Gelombang yang terpotong akibat firing angle. (bawah) Bentuk Gelombang Firing

Angle.

Page 9: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Pada praktikum ini akan dijalankan beberapa variasi pembebanan dari

penyearahan terkendali ini, yaitu:

- Beban Resistor murni

- Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier)

- Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) ditambah

dengan diode free-wheeling

- Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC

- Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC, ditambah

dengan diode free-wheeling

Di dalam menghitung tegangan dan arus pada rangkaian penyearah terkendali ini

berlaku beberapa formula, yaitu:

i. Penyearah terkendali dengan beban Resistor murni

Untuk nilai rerata arus DC:

tiid.sin

maxω= ;

R

Vi

max

max= dan παω ....... =t

∫=π

ααω

πtiI dAV.sin

2

1max

dωt

+=

2

cos1max α

πα

iI dAV

π

iI dAV

max

0=

Page 10: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Untuk nilai RMS arus DC:

∫⋅=π

ααωω

πtdtiI dRMS

.2

1sin

22

max

+−=

2

2sin1

2

max ααπ

πα

iI dRMS

2

max

0

iI dRMS

=

Nilai Rerata untuk tegangan DC:

2

cos1

2

cos10

max αα

πα

+⋅=

+⋅= V

vV dAVdAV

π

vV dAV

max

0=

Untuk nilai RMS tegangan DC:

+−⋅=

2

2sin1

2

max ααπ

πα

vV dRMS

2

max

0

vV dRMS

=

Untuk nilai karakteristik transfer rerata tegangan DC:

( )αα cos12

1

0

+=V

V

dAV

dAV

ii. Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri

(beban linier)

Persamaan arus yang mengalir:

Page 11: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

( ) ( ) ( )

⋅−−−=

−−

eiit

L

R

dt

αωωϕαϕω

.

maxsin.sin

LR

vi

ω22

max

max

+

= ; R

Lωϕ arctan=

Nilai rerata Arus DC:

( ) ( ) ( )

∫+ −−

⋅−−−=

θα

α

αωω

αϕαϕω

π eiIt

L

R

dAVt

.

maxsin.sin

2

1

( )[ ]θααπα

+−⋅= coscos2

1max

R

vI dAV

( )θπ

cos12

1max

0−⋅=

R

vI dAV

Nilai RMS arus DC:

( ) ( ) ( )

⋅−−−=

−−

eiIt

L

R

dRMSt

αωω

αϕαϕω

π

.

maxsin.sin

2

1

( ) ( )[ ]

−+−++= ϕθαϕαϕ

θ

πα22sin2sin

cos4

1

22

1maxiI dRMS

( )[ ]

−−+= ϕϕϕ

θ

π θ 0max02sinsin

cos4

1

22

1iI dRMS

iii. Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri

(beban linier) ditambah dengan diode free-wheeling

Arus yang melewati Thyristor:

( )( ) ( )

( )

⋅−−−−=

−−

+−

e

e

eii

tL

R

L

R

L

R

Tt

αωω

πω

απωϕϕα

ϕω.

2max

1

sinsin.sin

Page 12: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Arus yang mengalur Diode:

( ) ( )( )

e

e

eii

tL

R

L

R

L

R

F

πωω

πω

απωϕαϕ −−

−−

⋅−−⋅=

.

2max

1

sinsin

Nilai rerata Arus DC secra teori:

+= ∫∫

+απ

π

π

ααωω

π

2

..2

1tdtd iiI FTdAV

( )LR

vi

ω22

max

max

+

= ; R

Lωϕ arctan=

iv. Penyearah terkendali dengan Beban Non-linier, dalam praktikum ini

digunakan motor DC

Pada dasarnya sama dengan kondisi Penyearah terkendali dengan Beban

Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier)

v. Penyearah terkendali dengan Beban Non-linier, dalam praktikum ini

digunakan motor DC, ditambah dengan diode free-wheeling

vi. Pada dasarnya sama dengan kondisi Penyearah terkendali dengan Beban

Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) ditambah dengan diode

free-wheeling

Selain formula di atas, terdapat formula yang dapat digunakan diberbagai kondisi

pembebanan, yaitu: formula untuk karakteristik transfer, factor bentuk dan

ripple, seperti berikut:

Page 13: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

- Untuk karakteristik transfer

( )αα cos12

1

0

+=V

V

dAV

dAV

- Faktor bentuk

I

IF

dAV

dRMS

i=

- Ripple

12

−= Fw ii

1.3. Peralatan Praktikum

Pada praktikum ini akan digunakan beberapa peralatan yang berupa modul,

antara lain:

- Trafo AC 220V/90V/45V

- Power Supply 220 VAC

- Modul Thyristor/SCR

- Unit Kontrol

- Beban Resistif dan induktif

- Voltmeter dan Amperemeter

- Osciloskop

Page 14: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

1.4. Skema Rangkaian Praktikum

1.5. Langkah Praktikum

Di dalam melaksanakan praktikum unit ini ada beberapa langkah yang harus

dilaksanakan, antara lain:

1. Baca dahulu modul dan bahan materi yang diperlukan

2. Buatlah simulasi rangkaian yang mewakili unit praktikum ini (boleh

menggunakan Matlab, Multisim, dan PowerSIM), hasil simulasi dicetak

dan disampaikan sebelum praktikum dimulai

3. Jalankan simulasi yang telah dibuat dirumah

4. Cek kelengkapan peralatan dan alat ukur

Page 15: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

5. Rangkailah sesuai yang ada di skema rangkaian

6. Setelah selesai merangkai, harap menghubungi asisten untuk pengecekan

7. Perhatikan lembar pengamatan, lihat apa saja data yang dibutuhkan

8. Jalankan sesuai permintaan lembar pengamatan, dan catatlah data yang

dibutuhkan dengan mengubah-ubah sudut penyulutan (gate) pada

thyristor untuk beberapa macam beban

9. Pengamatan yang dilakukan terdiri atas:

a. Besar dan bentuk gelombang tegangan input atau primer trafo

b. Besar dan bentuk gelombang tegangan sekonder trafo

c. Besar dan bentuk gelombang tegangan output penyearah

terkendali

d. Besar arus input dan arus output penyearah terkendali

10. Buatlah kesimpulan sementara, kemudian fotokopi lembar pengamatan

(asli untuk praktikan dan fotokopi untuk asisten)

1.6. Pertanyaan

1. Apa yang terjadi jika ripple tidak segera ditanggulangi?

2. Apa guna diode free-wheeling? Jelaskan prinsip kerjanya?

3. Apa kegunaan thyristor secara umum?

4. Sebutkan keuntungan dan kelemahan thyristor?

Page 16: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. UNIT 2. KONVERTER AC-AC TERKENDALI MENGGUNAKAN TRIAC

2.1. Maksud dan Tujuan

Maksud:

a. Mengetahui kinerja pengoperasian konverter AC-AC terkendali

menggunakan triac

b. Mengetahui pengaruh pembebanan terhadap kinerja operasi Triac

Tujuan:

a. Menunjukkan dan mendeskripsikan time profile dari tegangan beban,

arus beban dan bentuk gelombang tegangan untuk beberapa variasi

beban dan sudut penyulutan

b. Menentukan karakteristik pengendalian pada konverter AC-AC

2.2. Prinsip Teoritis Konverter AC-AC

Pada dasarnya prinsip kerja konverter AC-AC menggunakan triac yang

merupakan jenis semikonduktor yang masih dalam satu famili dengan SCR.

Untuk konstruksi penyusunnya, Triac dapat berupa komponen tersendiri atau

dapat disusun menggunakan 2 buah thyristor/SCR yang dipasang anti-paralel.

Seperti yang tersaji pada Gambar 2.1. berikut.

Page 17: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Gambar 2.1. Rangkaian dasar Konverter AC-AC. (a) menggunakan 2 buah

thyristor yang dipasang anti-paralel. (b) menggunakan sebuah triac.

Gambar 2.2. Bentuk Gelombang Tegangan dan Arus pada Triac.

Page 18: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Gelombang tegangan dan arus pada posisi output konverter adalah seperti yang

tersaji pada Gambar 2.2. Pada dasarnya prinsip kerja triac sama dengan thyristor,

tapi pada triac dapat melewatkan dua sisi, sisi positif dan sisi negatif.

Triac pada praktikum ini akan dibebani dengan:

- Beban resisitif murni

- Beban reisitif dan induktif dipasang seri

- Bebab resistif dan induktif non linier

Di dalam menghitung tegangan dan arus pada rangkaian konverter terkendali ini

berlaku beberapa formula, yaitu:

- Beban resisitif murni

;

Atau, Tegangan rms dirumuskan dengan :

Page 19: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

π

α

π

αα

2

)2sin(1

2, +−=

VmrmsV ( )πα ≤≤0

Karakteristik Pengendalian :

−−==

π

αααη

2

2sin21

Vo

V

- Beban reisitif dan induktif

;

Atau berlaku:

π

θαθθα

)2cos(sin

2,

+−=

VmrmsV

Dimana θ = sudut hantar (dilihat dari gambar pengamatan pada

osiloskop)

Page 20: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2.3. Peralatan Praktikum

Pada praktikum ini akan digunakan beberapa peralatan yang berupa modul,

antara lain:

- Trafo AC 220V/90V/45V

- Power Supply 220 VAC

- Modul Triac

- Unit Kontrol

- Beban Resistif dan induktif

- Voltmeter dan Amperemeter

- Osciloskop

2.4. Skema Rangkaian Praktikum

Page 21: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2.5. Langkah Praktikum

Di dalam melaksanakan praktikum unit ini ada beberapa langkah yang harus

dilaksanakan, antara lain:

1. Baca dahulu modul dan bahan materi yang diperlukan

2. Buatlah simulasi rangkaian yang mewakili unit praktikum ini (boleh

menggunakan Matlab, Multisim, dan PowerSIM), hasil simulasi dicetak

dan disampaikan sebelum praktikum dimulai

3. Jalankan simulasi yang telah dibuat dirumah

4. Cek kelengkapan peralatan dan alat ukur

5. Rangkailah sesuai yang ada di skema rangkaian

6. Setelah selesai merangkai, harap menghubungi asisten untuk pengecekan

7. Perhatikan lembar pengamatan, lihat apa saja data yang dibutuhkan

Page 22: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

8. Jalankan sesuai permintaan lembar pengamatan, dan catatlah data yang

dibutuhkan dengan mengubah-ubah sudut penyulutan (gate) pada triac

untuk beberapa macam beban

9. Pengamatan yang dilakukan terdiri atas:

a. Besar dan bentuk gelombang tegangan input atau primer trafo

b. Besar dan bentuk gelombang tegangan sekunder trafo

c. Besar dan bentuk gelombang tegangan output konverter

terkendali

d. Besar arus input dan arus output konverter terkendali

10. Buatlah kesimpulan sementara, kemudian fotokopi lembar pengamatan

(asli untuk praktikan dan fotokopi untuk asisten)

2.6. Pertanyaan

1. Apa pengaruh ripple pada unjuk kerja triac?

2. Apa yang terjadi ketika rangkaian konverter AC-AC menggunakan triac

dipasang diode free-wheeling?

3. Sebutkan kegunaan triac?

4. Jelaskan kelemahan dan kelebihan triac?

5. Sebut dan jelaskan teknologi semikonduktor yang Anda ketahui?

Page 23: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

3. UNIT 3. INVERTER 3 FASE

3.1. Maksud dan Tujuan

Maksud:

a. Mengetahui kinerja pengoperasian inverter tiga fase

b. Mengetahui metode pengendalian motor AC 3 fase menggunakan

inverter

Tujuan:

c. Menunjukkan dan mendeskripsikan time profile dari tegangan beban,

arus beban dan bentuk gelombang tegangan untuk beberapa variasi

frekuensi output

d. Menentukan karakteristik pengendalian pada inverter 3 fase

3.2. Prinsip Teoritis Inverter 3 Fase

Pada dasarnya inverter merupakan rangkaian yang digunakan untuk

mengubah tegangan-arus DC menjadi tegangan-arus AC dan dapat

dikendalikan. Prinsip kerjanya menggunakan teknologi switching untuk

mendapatkan bentuk gelombang sinusoidal dalam tegangan-arus AC.

Teknologi switching yang biasa digunakan umumnya adalah

semikonduktor power electronic, seperti: thyristor, mosfet, dan IGBT.

Page 24: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Inverter ini dapat berupa konverter 1 fase dan konverter 3 fase, dapat

disesuaikan sesuai kebutuhan.

(a)

(b)

Gambar 3.1. Topologi Rangkaian Switching. (a) Inverter 1 fase. (b) Inverter 3 fase.

Adapaun proses kerja switching dari inverter 3 fase dapat disajikan dalam

Tabel 3.1. berikut.

Page 25: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Tabel 3.1. Proses Switching pada Inverter 3 Fase

Pada dasarnya inverter akan menghasilkan bentuk gelombang seperti

pada Gambar 3.2. berikut.

Gambar 3.2. Gelombang Tegangan Outpur Inverter.

Pada praktikum ini akan diberikan pengalaman dalam hal metode baru

dalam pengendalian motor. Salah satu langkah metode tersbut adalah

memvariabelkan frekuensi. Frekuensi variabel yang diperlukan dalam

pengendalian kecepatan motor AC 3 fase dapat diperoleh dari inverter 3

Page 26: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

fase ini. Dan untuk menghindari Kejenuhan magnetis memperoleh

keadaan fluks yang konstan, maka Tegangan yang masuk ke motor juga

harus divariasi. Oleh karena itu Suatu inverter yang menyuplai beban

motor 3 fase harus mampu menyediakan suplai yang tegangan dan

frekuensinya variabel. Pengendalian tegangan ini dapat dilakukan dengan

2 cara, yaitu :

1. Mengatur tegangan input yang masuk ke inverter

Dapat dilakukan dengan :

• Pemasangan autotrafo pada input penyearah

• Menggunakan penyearah terkendali (phase coltrolled

rectifier)

• Menggunakan DC Chopper

2. Mengendalikan tegangan keluaran inverter yang inputnya konstan.

• Pengendalian pada inverter (PWM)

• Pemasangan autotrafo pada output inverter

Tegangan DC input inverter biasanya diperoleh dari penyearah suplai AC

50 Hz, 220 V fase fase dengan penyearah. Penyearah dan inverter

dihubungkan dengan suatu elemen penyimpan energi yang disebut DC

link. Dalam hal ini DC link berupa rangkaian LC, dimana L akan

Page 27: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

memperhalus arus DC keluaran penyearah sedangkan C akan menjaga

tegangan agar tetap konstan.

Hal ini diperlukan untuk inverter yang menggunakan prinsip PWM (Pulse

Width Modulation).

3.3. Peralatan Praktikum

- Motor Control Kit Feedback PE485 series

- Wattmeter

- Voltmeter dan Amperemeter

- Osciloskop

- Motor induksi 3 fase

3.4. Skema Rangkaian Praktikum

Page 28: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

3.5. Langkah Praktikum

Di dalam melaksanakan praktikum unit ini ada beberapa langkah yang harus

dilaksanakan, antara lain:

1. Baca dahulu modul dan bahan materi yang diperlukan

2. Buatlah simulasi rangkaian yang mewakili unit praktikum ini (boleh

menggunakan Matlab, Multisim, dan PowerSIM), hasil simulasi dicetak

dan disampaikan sebelum praktikum dimulai

3. Jalankan simulasi yang telah dibuat dirumah

4. Cek kelengkapan peralatan dan alat ukur

5. Rangkailah sesuai yang ada di skema rangkaian

6. Setelah selesai merangkai, harap menghubungi asisten untuk pengecekan

7. Perhatikan lembar pengamatan, lihat apa saja data yang dibutuhkan

8. Jalankan sesuai permintaan lembar pengamatan, dan catatlah data yang

dibutuhkan

9. Pengamatan yang dilakukan terdiri atas:

a. Besar dan bentuk gelombang tegangan output inverter terkendali

b. Besar arus input dan arus output inverter terkendali

10. Buatlah kesimpulan sementara, kemudian fotokopi lembar pengamatan

(asli untuk praktikan dan fotokopi untuk asisten)

Page 29: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

3.6. Pertanyaan

1. Apa pengaruh frekuensi output inverter terhadap daya yang dibutuhkan

oleh motor induksi?

2. Sebutkan kegunaan inverter di dunia ketenagalistrikan?

3. Susunlah sebuah rangkaian inverter 3 fase yang menggunakan IGBT yang

menggunakan PWM sebagai control-gate-nya!

Page 30: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

4. UNIT 4. KONVERTER DC-DC (CHOPPER)

4.1. Maksud dan Tujuan

Maksud:

a. Mengetahui kinerja pengoperasian chopper

b. Mengetahui metode pengendalian motor DC menggunakan chopper

Tujuan:

a. Menunjukkan dan mendeskripsikan time profile dari tegangan beban,

arus beban dan bentuk gelombang output chopper

b. Menentukan karakteristik pengendalian pada chopper

4.2. Prinsip Teoritis Chopper

Dalam pengendalian kecepatan motor dc, chopper sering digunakan saat

tegangan sumber yang tersedia merupakan sumber dc, atau sumber ac

yang telah disearahkan. Pengendalian kecepatan dilakukan dengan

mengubah-ubah nilai tegangan jangkar, dengan cara “memotong”

tegangan input. Pemotongan dilakukan dengan pengaturan on-off saklar

dalam frekuensi dan “duty cycle” tertentu. Dalam hal ini, yang digunakan

sebagai saklar dapat berupa transistor, MOSFET, maupun IGBT.

Page 31: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Gambar 4.1. Diagram kerja chopper sederhana

Gambar 4.2. Prinsip pemotongan tegangan pada chopper

Skema di atas merupakan gambaran dari prinsip kerja chopper. Chopper

on pada ton dan off saat toff. Frekuensi gelombang keluaran adalah

f�1

ton�toff�1

T

dan duty cycle dinyatakan dengan

d�ton

T

Page 32: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Tegangan keluaran pada jangkar motor nilainya sama dengan perbedaan

tegangan sumber dengan jatuh tegangan pada saklar. Dengan

mengasumsikan bahwa saklar yang digunakan adalah ideal dengan jatuh

tegangan sama dengan nol, nilai Vdc adalah

Vdc�ton

TVs�dVs, (2-13)

dengan Vs adalah sumber tegangan dc.

Dari persamaan di atas, diketahui bahwa dengan mengubah duty cycle

dapat mengendalikan nilai tegangan keluaran dc yang dihasilkan.

Pengendalian duty cycle biasanya digunakan dengan cara mengubah

waktu on saklar. Semakin lama waktu on saklar, maka tegangan yang

dihasilkan pun akan menjadi lebih tinggi.

Pada praktikum ini tidak akan dilaksanakan berupa alat, tetapi

menggunakan simulasi. Simulasi ini dapat berbasis Matlab, MultiSIM, dan

PowerSIM, namun guna menjaga keseragaman maka digunakan simulasi

berbasis PowerSIM.

4.3. Peralatan Praktikum

- Komputer dengan PowerSIM

Page 33: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

4.4. Skema Rangkaian Praktikum

4.5. Langkah Praktikum

Di dalam melaksanakan praktikum unit ini ada beberapa langkah yang harus

dilaksanakan, antara lain:

1. Baca dahulu modul dan bahan materi yang diperlukan

Page 34: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. Buatlah simulasi rangkaian yang mewakili unit praktikum ini (boleh

menggunakan Matlab, Multisim, dan PowerSIM), hasil simulasi dicetak

dan disampaikan sebelum praktikum dimulai

3. Jalankan simulasi yang telah dibuat dirumah

4. Rangkailah sesuai yang ada di skema rangkaian

5. Setelah selesai merangkai, harap menghubungi asisten untuk pengecekan

6. Perhatikan lembar pengamatan, lihat apa saja data yang dibutuhkan

7. Jalankan sesuai permintaan lembar pengamatan, dan catatlah data yang

dibutuhkan

8. Pengamatan yang dilakukan terdiri atas:

a. Besar dan bentuk gelombang tegangan output chopper terkendali

b. Besar arus input dan arus output chopper

9. Buatlah kesimpulan sementara, kemudian fotokopi lembar pengamatan

(asli untuk praktikan dan fotokopi untuk asisten)

4.6. Pertanyaan

1. Apa pengaruh frekuensi switching (Ton/Toff) terhadap nilai tegangan

RMS output?

2. Apa pengaruh besar nilai induktansi pada rangkaian chopper?

3. Sebutkan kegunaan chopper di dunia industri?

4. Jelaskan prinsip kerja chopper tipe buck boost chopper dan cuk

converter!

Page 35: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

PENYUSUNAN LAPORAN

PRAKTIKUM

Page 36: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

I. KERANGKA LAPORAN PRAKTIKUM

1. Bagian Awal Laporan Praktikum

Judul praktikum disesuaikan dengan judul unit praktikum yang dilaksanakan

dan dibuat laporannya. Pada bagian ini terdiri atas:

- Cover Sampul Praktikum-harus berlogo UGM

- Judul unit praktikum

- Nama dan NIM praktikan

- Tanggal praktikum dan sesi praktikum

Pada bagian ini diperbolehkan dalam bentuk cetak/printing

2. Pendahuluan

Pendahuluan ini terdiri atas:

- Dasar teori

Tulislah dasar teori seperlunya yang sangat menunjang penulisan pada

bagian pembahasan. Bagian ini dapat menyadur dari buku maupun

sumber referensi lainnya yang nantinya ditulis pada bagian Daftar

Pustaka

- Skema Praktikum

Gambarlah rangkaian yang digunakan pada praktikum yang dijalankan,

baik rangkaian sederhana, rangkaian ekuivalen, dan rangkaian lengkap.

Page 37: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Pada bagian Pendahuluan ini harus berupa tulisan tangan dan tidak

diperkenankan menggunakan metode cetak/printing.

3. Pembahasan

Pada bagian ini terdiri atas:

- Grafik hasil pengamatan

Hasil pengamatan yang diperoleh selama praktikum

divisualisasikan/digambarkan ke dalam suatu grafik (jumlah dan

komposisi grafik terserah praktikan)

- Pembahasan hasil pengamatan

Bagian ini merupakan bagian batang tubuh dari laporan praktikum.

Pada bagian ini harus menjelaskan apa saja yang terjadi dan penyebab

terjadinya kejadian yang muncul selama praktikum. Serta menjelaskan

hasil praktikum yang telah dilaksanakan. Penjelasan dan pembahasan

pada bagian ini harus sejelas-jelasnya namun jangan terlalu banyak.

Pada bagian ini harus ditulis dengan tangan dan tidak diperbolehkan

menggunakan metode cetak/printing.

4. Kesimpulan

Pada bagian ini menyajikan kesimpulan dari hasil pembahasan yang

disajikan pada bagian sebelumnya. Kesimpulan bukan merupakan

ringkasan pembahasan, sehingga simpulkan secara tepat apa yang

dibahas. Bagian ini juga harus ditulis tangan dan tidak diperkenankan

menggunakan metode cetak/printing.

Page 38: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

5. Jawaban Pertanyaan

Pada bagian ini merupakan bagian jawaban atas pertanyaan yang

diberikan kepada praktikan yang diambil dari panduan praktikum untuk

setiap unitnya. Bagian ini harus mutlak ada dan harus berupa tulisan

tangan (tidak diperkenankan berupa hasil cetak/printing termasuk

fotokopi)

6. Daftar Pustaka

Merupakan bagian dari laporan praktikum yang menyajikan sumber

referensi yang digunakan praktikan untuk menyusun bagian pendahuluan

dan pembahasan. Bagian ini harus mutlak ada dan harus berupa tulisan

tangan (tidak diperkenankan berupa hasil cetak/printing termasuk

fotokopi)

7. Lampiran Laporan Sementara (Hasil Pengamatan)

Hasil pengamatan/laporan sementara dilampirkan sebagai bukti praktikan

telah melaksanakan praktikum sesuai unit yang dilaksanakan. Apabila

bagian ini tidak ada maka laporan praktikum dinyatakan ditolak.

Kerangka laporan ini bersifat mutlak dan harus ada pada setiap laporan

praktikum. Apabila salah satu poin di atas tidak terdapat di dalam laporan

praktikum maka laporan praktikum akan tetap diterima tetapi akan

mengalami pengurangan nilai laporan.

Page 39: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

II. KETENTUAN DAN TATA TERTIB LAPORAN PRAKTIKUM

1. Batas pengumpulan laporan praktikum adalah 1 (minggu) tanpa ada

toleransi, apabila melanggar akan dikenakan sanksi yang berlaku.

2. Laporan praktikum adalah hasil karya individu yang dapat/bisa

merupakan hasil diskusi bersama (tapi bukan hasil karya bersama),

apabila terdapat laporan praktikum yang mem-fotokopi, menyalin,

menyadur, meng-plagiat akan dikenakan sanksi.

3. Apabila hendak menggunakan laporan praktikum praktikan lain sebagai

referensi harus mencantumkan laporan praktikum referensi. Apabila

tidak mencantumkan namun diketahui terdapat kemiripan atau

kesamaan dengan laporan praktikum praktikan lain, maka akan dicap

sebagai plagiat (lihat poin ke-2 di atas).

4. Laporan praktikum harus menggunakan kertas HVS-A4 dan menggunakan

tinta hitam, apabila tidak sesuai maka diminta untuk menyesuaikan.

5. Sanksi yang berlaku:

a. Apabila terlambat mengumpulkan laporan;

i. Kurang dari 1 jam : pengurangan nilai pada bagian

kedisiplinan

Page 40: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

ii. Lebih dari 1 jam : pengurangan nilai total laporan pada unit

bersangkutan

iii. Lebih dari 1 hari : pengurangan nilai total laporan

mencapai 50% dari poin yang diperoleh

iv. Hingga akhir masa praktikum belum mengumpulkan maka

nilai praktikum tidak akan dikeluarkan hingga melengkapi

kekurangan yang ada

b. Apabila mem-fotokopi, menyalin, mem-plagiat laporan praktikum

praktikan lain, maka:

i. Membagi nilai maksimal yang diperoleh dengan jumlah

laporan yang sama (isi dan tulisannya)

ii. Pengurangan nilai total laporan praktikum

iii. Pemberian nilai 0 (nol) pada nilai total laporan praktikum

iv. Pembatalan nilai harian untuk unit yang bersangkutan

Page 41: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

III. CONTOH COVER PRAKTIKUM

Page 42: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

LEMBAR PENGAMATAN

Page 43: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Laporan Sementara

UNIT 1. PENYEARAH TERKENDALI MENGGUNAKAN THYRISTOR

(SCR)

1. Data Hasil Pengamatan:

Sudut Penyulutan 0 30 60 120

Pembebanan R R+L M R R+L M R R+L M R R+L M

Satuan

Tegangan (V)

Arus (I)

Kecepatan (n)

Bentuk

Gelombang

Tegangan

Output

R

R+L

M

Page 44: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. Kesimpulan Sementara

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

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

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

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

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

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

Tanggal:

Nama Praktikan: NIM

1. ……………………….. (……………)

2. ……………………….. (……………)

3. ……………………….. (……………)

Asisten:

1. ………………….

2. ………………….

Page 45: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Laporan Sementara

UNIT 2. KONVERTER AC-AC TERKENDALI MENGGUNAKAN TRIAC

1. Data Hasil Pengamatan:

Sudut Penyulutan 0 30 60 120

Pembebanan R R+L M R R+L M R R+L M R R+L M

Satuan

Tegangan (V)

Arus (I)

Kecepatan (n)

Bentuk

Gelombang

Tegangan

Output

R

R+L

M

Page 46: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. Kesimpulan Sementara

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

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

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

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

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

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

Tanggal:

Nama Praktikan: NIM

1. ……………………….. (……………)

2. ……………………….. (……………)

3. ……………………….. (……………)

Asisten:

1. ………………….

2. ………………….

Page 47: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Laporan Sementara

UNIT 3. INVERTER 3 FASE

1. Data Pengamatan

No Frekuensi

(Hz)

Tegangan

(V)

Arus

(A)

Daya

(Watt) Bentuk Gelombang

1 0

2 5

3 10

4 15

5 20

6 25

7 30

8 35

9 40

10 45

11 50

Page 48: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. Kesimpulan Sementara

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

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

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

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

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

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

Tanggal:

Nama Praktikan: NIM

1. ……………………….. (……………)

2. ……………………….. (……………)

3. ……………………….. (……………)

Asisten:

1. ………………….

2. ………………….

Page 49: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

Laporan Sementara

UNIT 4. SIMULASI KONVERTER DC-DC (CHOPPER)

1. Data Pengamatan

• Tegangan Input : ……………… V

• Bentuk Gelombang Input:

No Induktansi

(mH)

Kapasintansi

(uF)

Frekuensi

(Hz)

Tegangan

Output

(V)

Bentuk Gelombang

Output

1 1 1 5000

2 1 10 5000

3 1 100 5000

4 1 1000 5000

Page 50: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

No Induktansi

(mH)

Kapasintansi

(uF)

Frekuensi

(Hz)

Tegangan

Output

(V)

Bentuk Gelombang

Output

5 1 10000 5000

6 1 100 5000

7 10 100 5000

8 100 100 5000

9 1000 100 5000

10 10000 100 5000

11 1 100 50

12 1 100 100

13 1 100 500

14 1 100 1000

15 1 100 5000

Page 51: PRAKTIKUM KENDALI E LEKTRONIS SISTEM TENAGA LISTRIK

2. Kesimpulan Sementara

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

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

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

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

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

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

Tanggal:

Nama Praktikan: NIM

1. ……………………….. (……………)

2. ……………………….. (……………)

3. ……………………….. (……………)

Asisten:

1. ………………….

2. ………………….