Nama
: Evianita Dewi Fajrianti
NRP
: 3110161003
Dosen
: Aprilely Ajeng Fitriana
Praktikum : Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
Tanggal
: 12 Maret 2018
Teknik Mekatronika
BAB 1
PENYEARAH TERKONTROL SETENGAH GELOMBANG
(CONTROLLED HALF-WAVE RECTIFIER)
A. TUJUAN
1. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja penyearah terkontrol setengah gelombang
2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik rangkaian penyearah terkontrol setengah gelombang dengan beban yang berbeda
B. DASAR TEORI
1. Penyearah Tak Terkontrol Setengah Gelombang
Penyearah jenis ini menggunakan satu buah dioda sebagai komponen penyearah tak terkontrol. Hasil keluaran dari rangkaian ini adalah hanya bagian positif saja dalam satu panjang gelombang dari yang inputannya adalah gelombang sinus yang memiliki bagian positif dan bagian negatif dalam satu panjang gelombangnya. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah rangkaian dari penyearah satu fasa setengah gelombang tak terkontrol.
2. Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
Rangkaian penyearah merupakan rangkaian yang mengkonversikan tegangan ac menjadi dc. Gambar 1.1 menunjukkan rangkaian penyearah terkontrol setengah gelombang yang menggunakan satu thyristor untuk mengontrol tegangan pada beban. Pada setengah siklus positif dari tegangan sumber, thyristor akan ON jika terminal gate diberikan sinyal trigger dengan sudut penyalaan α. Sedangkan pada setengah siklus berikutnya, yaitu pada siklus negatif, thyristor akan OFF. Gambar tegangan keluaran penyearah terkontrol setengah gelombang ditunjukkan oleh Gambar 1.2.
Gambar 1.1Rangkaian penyearah terkontrol setengah gelombang dengan beban R
Gambar 1.2Tegangan masukan dan keluaran dari rangkaian penyearah terkontrol setengah gelombang dengan beban R
Tegangan rata-rata dari beban ditunjukkan oleh persamaan berikut:
merupakan tegangan puncak dari sumber tegangan. adalah sudut penyalaan gate thyristor. Dari persamaan (1.1), perubahan sudut penyalaan akan mengatur tegangan rata-rata dari beban.
Tegangan rms pada beban ditunjukkan oleh persamaan berikut:
(1.2)
Yang membedakan antara rangkaian terkontrol dengan tak terkontrol 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 Ef ect 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 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 berbedabeda. Hasil keluaran dari rangkaian ini adalah hanya bagian positif saja dalam satu panjang gelombang dari yang inputannya adalah gelombang sinus yang memiliki bagian positif dan bagian negatif dalam satu panjang gelombangnya, namun dapat dipicu pada sudut tertentu. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah rangkaian dari penyearah satu fasa setengah gelombang terkontrol.[2]
C. RANGKAIAN PERCOBAAN
Gambar 1.3Rangkaian percobaan
D. ALAT DAN BAHAN
1. 1 set Modul Elektronika Daya: Driver Modul dan SCR Module 2. Oscilloscope
4. Kabel secukupnya
5. Resistor 10k , 100Ω, dan 10Ω
E. LANGKAH PERCOBAAN
1. Rangkailah SCR Module seperti Gambar 1.3
2. Berikan supply tegangan DC 12V dan tegangan AC 12 V pada Driver Module
3. Hubungkan terminal GATE 1 pada Driver Module dengan salah satu GATE pada SCR module
4. Atur sudut penyalaan α dengan metuning potensio 10K pada driver modul sesuai dengan sudut penyalaan yang diminta pada Tabel 1.1. Gunakan CH2 pada oscilloscope untuk mengetahui besar sudut penyalaan.
5. Gunakan oscilloscop dual input, CH1 untuk mengamati tegangan masukan dan CH2 untuk mengamati tegangan keluaran
6. Dengan menggunakan oscilloscope, amati perubahan tegangan terhadap perubahan sudut penyalaan dan gambarlah pada kertas grafik bentuk gelombang keluaran pada beban R
7. Ukur pula harga tegangan keluaran dc pada beban R
8. Dari gambar yang dihasilkan oleh langkah no.4, hitung tegangan keluaran rata-rata dan tegangan rms pada beban menggunakan persamaan (1.1) dan (1.2)
9. Ulangi langkah no.1 sampai dengan 8 untuk nilai beban dan sudut penyalaan yang berbeda
10. Bandingkan hasil yang diperoleh pada Tabel 1.1 kemudian berilah analisa dan kesimpulan
F. DATA PENGUKURAN
Tabel 1.1Pengukuran dan Perhitungan Rangkaian Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
(Volt) (Volt) 12 10.000 25˚
12 10.000 50˚ 12 10.000 75˚ 12 10.000 90˚ 12 10.000 115˚ 12 10.000 140˚ 12 10.000 165˚
12 100 25˚
12 100 50˚
12 100 75˚
12 100 115˚
12 100 140˚
12 100 165˚
12 10 25˚
12 10 50˚
12 10 75˚
12 10 90˚
12 10 115˚
12 10 140˚
12 10 165˚
G. PERTANYAAN DAN TUGAS
1. Bandingkan hasil yang didapat dari tabel pengukuran. Apakah pengaruh sudut penyalaan α terhadap tegangan rata-rata dc dan tegangan rms
pada beban? Gambarkan grafik hubungan: a. Tegangan rata-rata dc dengan sudut penyalaan b. Tegangan rms pada beban dengan sudut penyalaan 2. Buatlah simulasi menggunakan PSIM.
3. Bandingkan hasil yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan dengan simulasi hasil simulasi menggunakan PSIM.
H. DATA SIMULASI
A. Simulasi Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
. B. Simulasi Penyearah Tak Terkontrol Setengah Gelombang
Vs(volt) R
(ohm) α (Volt)Vo (Volt)Vrms
12 10.000 25˚ 3.815 5.948
12 10.000 50˚ 3.134 5.625
12 10.000 75˚ 2.401 4.885
12 10.000 90˚ 1.907 4.242
12 10.000 115˚ 1.101 2.934
12 10.000 140˚ 0.446 1.535
12 10.000 165˚ 0.065 0.367
12 100 25˚ 3.640 5.948
12 100 50˚ 3.137 5.625
12 100 75˚ 2.404 4.885
12 100 90˚ 1.909 4.242
12 100 115˚ 1.102 2.934
12 100 140˚ 0.446 1.535
12 100 165˚ 0.065 0.367
12 10 25˚ 3.640 5.948
12 10 50˚ 3.137 5.625
12 10 75˚ 3.137 5.625
12 10 90˚ 1.909 4.242
12 10 115˚ 1.102 2.934
12 10 140˚ 0.446 1.535
12 10 165˚ 0.065 0.367
Vs
(volt) R (ohm) Vo (volt) Vrms (volt)
12 10K 3.815 6.000
12 100 3.819 5.999
I. JAWABAN
1. Bandingkan hasil yang didapat dari tabel pengukuran. Apakah pengaruh sudut penyalaan α terhadap tegangan rata-rata dc dan tegangan rms
pada beban? Gambarkan grafik hubungan: a. Tegangan rata-rata dc dengan sudut penyalaan b. Tegangan rms pada beban dengan sudut penyalaan Pengaruh sudut penyalaan terhadap Vrata-rata dan Vrms yaitu,
Dapat mempengaruhi besar kecilnya Vrata-rata
Saat sudut penyalaan diperbesar, maka tegangan rata-rata akan turun. Saat sudut penyalaan diperkecil, maka tegangan rata-rata akan naik.
Dapat mempengaruhi besar kecilnya Vrms
Saat sudut penyalaan diperbesar, maka tegangan rms akan turun. Saat sudut penyalaan diperkecil, maka tegangan rms akan naik.
a. Hubungan Tegangan rata-rata dengan sudut penyalaan
Grafik 1. Hubungan Vaverage Dengan Sudut Penyalaan
b. Hubungan Tegangan Rms Dengan Sudut Penyalaan
Grafik 2. Hubungan Vrms Dengan Sudut Penyalaan
2. Simulasi menggunakan PSIM.
a. Simulasi Penyearah Tak Terkontrol Setengah Gelombang b. Simulasi Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
3. Membandingkan hasil yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan dengan simulasi hasil simulasi menggunakan PSIM.
J. ANALISA
Dari simulasi ini dapat dianalisa bahwa resistansi tidak cukup berpengaruh dalam penyearah gelombang, baik itu terkontrol maupu tak terkontrol. Dapat dilihat dari data hasil simulasi:3.815
Sudut penyalaan 25°
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 25° dengan dibebani sebesar 10K ohm didapatkan Vrata-rata 5.948 v dan Vrms 3.640 v.
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 25° dengan dibebani sebesar 100 ohm didapatkan Vrata-rata 5.948 v dan Vrms 3.640 v.
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 25° dengan dibebani sebebsar 10 ohm didapatan Vrata-rata 5.948dan Vrms 3.640 v.
Sudut penyalaan 90°
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 90° dengan dibebani sebesar 10K ohm didapatkan Vrata-rata 1.907 v dan Vrms 4.242 v.
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 90° dengan dibebani sebesar 100 ohm didapatkan Vrata-rata 1.909 v dan Vrms 4.242 v.
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 90° dengan dibebani sebebsar 10 ohm didapatan Vrata-rata 1.909 v dan Vrms 4.242 v.0.065
Sudut penyalaan 165°
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 165° dengan dibebani sebesar 10K ohm didapatkan Vrata-rata 0.367 v dan Vrms 0.065 v.
Saat sudut penyalaan dibuat sebesar 165° dengan dibebani sebesar 100 ohm didapatkan Vrata-rata 0.367 v dan Vrms 0.065v.
K. KESIMPULAN
Dari praktikum ini dapat disimpulkan bahwa sudut penyalaan dapat mempengaruhi besar kecilnya tegangan rata-rata Vaverage dan tegangan rms Vrms. Semakin besar sudut penyalaan maka semakin kecil tegangan rata-rata dan tegangan rms. Sedangkan saat sudut penyalaan diperkecil maka tegangan rata-rata dan tegangan rms akan naik, hal ini dapat dilihat dari hubungan grafik pada grafik
Sedangkan, resistansi tidak mempengaruhi besar kecilnya tegangan rata-rata dan rms.
L. DOKUMENTASI SIMULASI
a. Simulasi Penyearah Tak Terkontrol Setengah Gelombang
Saat R=10K ohm
Sudut penyalaan 25 dengan beban 10K ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 50 dengan beban 10K ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 75 dengan beban 10K ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 90 dengan beban 10K ohm
Sudut penyalaan 115 dengan beban 10K ohm
Sudut penyalaan 140 dengan beban 10K ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 165 dengan beban 10K ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 25 dengan beban 100 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 75 dengan beban 100 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 90 dengan beban 100 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 115 dengan beban 100 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 165 dengan beban 100 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 25 dengan beban 10 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 50 dengan beban 10 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 90 dengan beban 10 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 115 dengan beban 10 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Sudut penyalaan 140 dengan beban 10 ohm
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
b. Simulasi Penyearah Terkontrol Setengah Gelombang
M. REFERENSI
[1]
http://jendeladenngabei.blogspot.co.id/2012/10/penyearah-satu-fasa-setengah-ge lombang.html
[2]
