REGULATOR AC 1 FASA GELOMBANG PENUH TERKENDALI PDF

Preview

Summary

REGULATOR AC 1 FASA GELOMBANG PENUH TERKENDALI Citra Dewi, S,Pd. M.Eng 1, Abdul Arif 2, Abdul Hanif 3, Zulfikar Lubis 4 1 Dosen Jurusan Teknik Elektro 2 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro 3 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro 4 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Padang - UNP Kam...

Description

Accelerat ing t he world's research.

REGULATOR AC 1 FASA GELOMBANG PENUH TERKENDALI ZULFIKAR LUBIS

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

T EKNIK PEMANFAATAN T ENAGA LIST RIK charrel andrea

Buku Aplikasi Elekt ronika Daya dalam SIst em Tenaga List rik Muhamad Ali Pengert ian SCR (Silicon Cont rolled Rect ifier) dan Prinsip Kerjanya Wan Rama Apri Wirant i 1705110885

REGULATOR AC 1 FASA GELOMBANG PENUH TERKENDALI Citra Dewi, S,Pd. M.Eng 1, Abdul Arif 2, Abdul Hanif 3, Zulfikar Lubis 4 1 Dosen Jurusan Teknik Elektro 2 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro 3 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro 4 Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Padang - UNP Kampus UNP, Jl. Prof. Dr. Hamka, Air Tawar Bar., Padang Utara, Kota Padang, Sumatera Barat 25173 Email : [email protected]

Abstract

Regulator AC digunakan untuk mengendalikan tegangan rms output. Aplikasi dari Regulator AC ini adalah untuk kendali kecepatan motor, untuk dimmer lampu, untuk pengatur suhu pemanas dan sebagainya. Pengaturan nilai rms tegangan dilakukan dengan cara mengatur sudut penyalaan saklar dayanya yang akan mendelay gelombang tegangan output, sehingga regulator AC ini disebut juga dengan phase delay control. penelitian ini untuk menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan Regulator AC 1 fasa gelombang penuh pada berbagai variasi beban dengan menggunakan SCR.

Kata kunci : Pengendalian, Bentuk Gelombang, SCR.

I. PENDAHULUAN

sehingga regulator AC ini disebut juga

Teknologi di bidang industri adalah

dengan phase delay control. Pada umumnya

salah satu ilmu pengetahuan yang kian

regulator

berkembang

TRIAC sebagai saklar dayanya. Ada dua

manusia

sesuai

baik

dengan

dalam

peradaban

aplikasi

bidang

jenis

AC

menggunakan

Regulator

AC,

yaitu

SCR

dan

setengah

kelistrikan maupun bidang lain yang terkait

gelombang dan gelombang penuh. Pada

didalamnya. Untuk bidang industri sendiri

Regulator AC setengah gelombang, yang

untuk saat sekarang ini sangat membutuhkan

didelay hanya gelombang tegangan positif.

teknologi

yang

secara

Regulator AC setengah gelombang ini

otomatis

dalam

pengontrolan

umumnya menggunakan sebuah SCR dan

dapat

bekerja

setiap

peralatan.

sebuah diode yang dipasang antiparallel.

Salah satu jenis peralatan yang sangat

diperlukan

pada

industri

yaitu

pengendali yang berfungsi untuk pengaturan tegangan

yang

dapat

dilakukan

menggunakan thristor (pengendalian sudut penyalaan). Dengan ditambahkannya dioda ke beban dengan cara mengatur sudut penyalaan

Regulator AC jenis ini jarang diaplikasikan di lapangan. Pada Regulator AC gelombang penuh, Penundaan penyalaan dilakukan pada gelombang positif dan negatif. Regulator AC jenis ini menggunakan dua buah SCR yang dipasang anti parallel atau sebuah TRIAC

menjadi lebih sempit sehingga

Berdasarkan dari latar belakang yang

tegangan keluaran pada daerah 70.7 sampai

telah disebutkan sebelumnya, maka pada

100% dari tegangan masukan.

penelitian ini untuk menggambarkan bentuk

Regulator mengendalikan

AC

digunakan

tegangan

rms

untuk output.

Aplikasi dari Regulator AC ini adalah untuk kendali kecepatan motor, untuk dimmer lampu, untuk pengatur suhu pemanas dan sebagainya. Pengaturan nilai rms tegangan dilakukan dengan cara mengatur sudut penyalaan

saklar

dayanya

mendelay

gelombang

yang

tegangan

akan output,

gelombang arus dan tegangan Regulator AC 1 fasa gelombang penuh pada berbagai variasi beban dengan menggunakan SCR.

maupun

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian tentang kendali tegangan

Penyearahan merupakan proses mengubah arus atau tegangan

bolak-

balik menjadi arus atau tegangan searah. Menurut Moorthy (1993)

maupun

(2005), Sigh

dan

Kanchanadhani (2007), untai penyearah dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori,

yakni

(uncontrolled),

tak

berkendali

berkendali

setengah

(half-controlled) dan berkendali penuh (fully-controlled). Pada penyearah yang berkendali, tegangan

searah yang

diperoleh merupakan

fungsi dari

tegangan

catu

atau

tegangan

sumbernya dan titik lokasi pada periode gelombang ketika thyristor atau SCR dipicu (disebut dengan sudut picu α). Di lain pihak, pengaturan tegangan bolakbalik

yang

diperoleh

dari

hasil

pengaturan titik sudut picu pada Triac atau

dapat juga mengunakan SCR

yang

dihubung

antiparalel

disebut

dengan pengaturan tegangan bolakbalik (a.c. regulator). Dari sini, baik penyearah

berkendali

maupun

pengaturan tegangan bolak-balik yang menggunakan teknik pengaturan sudut picu

disebut

dengan

penggunaan teknik pengendalian fasa (phase controlled), artinya pada sudut

AC 1 fasa

Lander

Triac

untuk

menghidupkan

SCR

berapa ujung depan gelombang akan disalurkan ke keluaran dihitung dari titik awal (titik nol) ujung depan gelombang

tegangan

sumbernya,

sementara ujung belakang gelombang tegangan sumber atau masukan tetap sama

dengan

ujung

belakang

gelombang keluarannya. Jadi di sini tidak

ada

pergeseran

fasa

antara

gelombang masukan dengan gelombang keluaran, yang ada adalah pemendekan fasa sikus aktif (duty cycle) gelombang. Philips

semiconductors

menggunakan

istilah

(tth.)

kendali

daya

(power control) bukan kendali fasa (phase control) seperti yang dipakai oleh

Singh

(2007)

dan

Littelfuse

Inc.,(2008). Sementara

itu,

Moorthy

menggunakan istilah controlled rectifier untuk penggunaan thyristor dan ac line control untuk pengunaan Triac. Untai kendali daya dari Philips semiconductor yang menggunakan kendali tegangan searah seperti halnya dengan TCA pengaturan

sudut

fasanya

tidak

sempurna bisa diatur dari 0o sampai 180o. Namun di sini argumentasinya

merujuk pada Littelfuse.Inc (2004),

(pemberian arus gate) yang dilakukan

yakni tidaklah ada pengaruh yang

dengan memberi tegangan kecil saja

berarti terhadap kinerja

beban untuk

pada gate katoda (tergantung spesifikasi

mengatur sudut penyalaan atau sudut

produk), maka arus gate dapat mengalir

picu α di bawah 30o , karena daya pada

dan membuat kondisi SCR dalam

beban kurang dari 3% daya penuhnya,

keadaan on. Daerah kerja SCR adalah

atau

0°-180° (sifat umum dioda), maka

di

atas

150o

karena

sudah

menghasilkan daya sebesar 97% daya

hanya

penuh beban

pengontrolan fasa dapat dilakukan.

pada

daerah

tersebut

Apabila SCR telah terpicu, maka SCR

B. Silicon Control Rectifier (SCR) Silicon

Control

Rectifier

(SCR)

berada

menghantarkan

dalam arus

kondisi

listrik.

Untuk

merupakan salah satu jenis thyristor yang

pengaturan fasa atau menghentikan arus

prinsip kerjanya mirip dengan dioda namun

listrik

dilengkapi gate untuk mengatur besarnya

komutasi yaitu mengusahakan tegangan

fasa yang dilalukan. SCR adalah komponen

pada SCR adalah nol, sehingga arus

semikonduktor

dengan

tidak mengalir. Pada saat itu dapat

struktur empat lapis PNPN (Positif-Negatif-

dipastikan bahwa SCR dalam kondisi

Positif-Negatif)

lapisan

tidak dapat menghantarkan arus listrik

sambungan PN. SCR memiliki tiga terminal

dari anoda ke katoda hingga pemicuan

yaitu anoda, katoda dan gate. Sambungan

dimasukkan kembali.

yang

terbentuk

dengan

tiga

PN (PN junction) berturut-turut dari anoda diberi

simbol

J1,

J2

dan

J3.

Dalam

penggunaannya, harus mengetahui cara-cara pengoperasian SCR yaitu dengan metode membuat SCR dalam kondisi menyala atau pemicuan dan metode membuat SCR dalam kondisi tidak menghantar atau komutasi. Metode yang digunakan pada SCR adalah pemicuan melalui gate

maka

diperlukan

metode

C. Thyristor Thyristor

merupakan

peralatan

elektronik yang terdiri dari empat lapisan semikonduktor pnpn dan memiliki tiga sambungan-pn.

Thyristor

memiliki

3

terminal, yaitu anoda, katoda, dan gate (gerbang), seperti ditunjukan pada gambar. Thyristor

disebut

juga

dengan

penyearah terkendali, karena memiliki gate

yang berfungsi untuk mengendalikan arus.

1. Sudut penyalaan besar dari sudut fasa

Teknik penyalaan thyristor yang sering di

( α φ > ). Pada mode ini arus output

arus

tidak kontiniu.

pada

gerbang

dengan

memakai

tegangan positif antara gerbang dan terminal katoda

akan

menyalakan

thyristor.

Penundaan pemberian arus pada gerbang

2. Sudut penyalaan kecil dari sudut fasa ( α φ < ). Pada mode ini satu buah SCR akan gagal menyala.

thyristor tergantung pada operasi zero crossing. Thyristor dalam keadaan menyala

3. Sudut penyalaan sama dengan sudut

dapat dipadamkan dengan mengurangi arus

fasa ( α φ = ). Pada mode ini arus

maju sampai di bawah arus holding (IH).

output akan kontiniu.

III. EKSPERIMEN Dalam

pelaksanaan

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN penelitian,

Pada

Regulator

AC

gelombang

digunakan metode dengan langkah-langkah

penuh, Penundaan penyalaan dilakukan pada

perancangan

rangkaian

gelombang positif dan negatif. Regulator

regulator AC satu fasa gelombang penuh

AC jenis ini menggunakan dua buah SCR

terkendali menggunakan SCR pada berbagai

yang dipasang parallel atau dengan sebuah

variasi

rangkaian,

TRIAC. Setelah disimulasikan, ditampilkan

percobaan,

gelombang tegangan input seperti yang

dan

beban,

pengujian

simulasi

pembuatan rangkaian

pengambilan data, dan analisis data . Perancangan

dan

simulasi

terlihat pada gambar 1c dibawah ini.

rangkaian

regulator AC satu fasa gelombang penuh terkendali menggunakan SCR dilakukan dengan simulasi sistem secara keseluruhan dengan

menggunakan

perangkat

lunak

PSIM® untuk mengetahui kinerja dari rangkaian yang telah dirancang. Gambar 1a. Ragkaian Regulator 1 Fasa Regulator AC 1 fasa dapat dioperasikan dalam 3 mode, yaitu :

Gelombang penuh dengan SCR dengan beban R

Gambar 1b. Ragkaian Regulator 1 Fasa

Gambar 1e. Bentuk Gelombang Input dan Output Beban RL

Gelombang penuh dengan SCR dengan beban RL

Pada gambar 1c dan 1e menampilkan hasil

simulasi

dengan

menggunakan

Software PSIM. Terdapat perbedaan dari tegangan

Vrms

dan

arus

Irms

yang

dihasilkan dengan menggunakan beban R dan beban RL. Tabel 1. Hasil Pengamatan Menggunakan Terlihat seperti pada gambar di

Beban R

atas,bahwa regulator ac gelombang penuh Vref

melakukan penundaan penyalaan pada gelombang positif dan negative.

Input

Output

SCR Vrms

Irms

Vm

Vrms

Vdc

Irms

Idc

0

220

21,9

311,12

219

198

21,9

1,08

1

220

22

311,12

220

198

22

1,08

2

220

21,8

311,12

218

198

21,8

1,08

4

220

21,6

311,12

216

198

21,6

1,08

6

220

21,4

311,12

214

198

21,4

1,08

8

220

21,2

311,12

212

198

21,2

1,08

10

220

21

311,12

210

198

21

1,08

Gambar 1c. Bentuk Gelombang Tegangan Input

Gambar 1d. Bentuk Gelombang Input dan Output Beban R

Tabel 2. Hasil Pengamatan Menggunakan

V. KESIMPULAN

Beban RL Vref

Input

Berdasarkan dari analisa data hasil Output

percobaan, maka dapat diambil kesimpulan

SCR Vrms

Irms

Vm

Vrms

Vdc

Irms

Idc

2

220

0,55

311,12

214

198

0,55

1,08

4

220

0,54

311,12

212

198

0,54

1,08

telah

6

220

0,54

311,12

210

198

0,54

1,08

mengendalikan tegangan output, arus output

8

220

0,53

311,12

208

198

0,53

1,08

serta arus input dari regulator satu fasa,

10

220

0,52

311,12

204

198

0,52

1,08

sehingga kita dapat menentukan berapa nilai

Pengujian terkendali

dengan

rangkaian

penyearah

menggunakan

yaitu Penyearah terkendali yang telah dibuat berhasil

direalisasikan

untuk

tegangan dan arus output yang kita inginkan.

beban

tahanan untuk kondisi tegangan input tetap, Daftar Pustaka

beban bervariasi. Dari data hasil percobaan diatas terlihat bahwa nilai tegangan output

[1] Rashid,

Muhammad,

1999.

rata-rata selalu konstan pada nilai 198 Volt,

Elektronika

demikian juga nilai arus output yang tetap

Devais dan Aplikasinya Jilid 1.

berada pada nilai 1,08 Ampere meskipun

Jakarta: Penerbit PT Prehallindo

nilai Vrms dan Irms berubah-rubah. Dari

Daya,

Rangkaian,

[2] Singh, M.D.1998 Power

data hasil percobaan terlampir terlihat

Electronics, New Delhi: Tata

bahwa

McGraw-Hill Publishing Company

tegangan

rata-rata

keluaran

penyearah dapat dipertahankan konstan pada

Limited

nilai tegangan input yaitu masing-masing

[3] Warsito,

220 Volt.

industri, Karya Utama, Jakarta

Tabel 1 dan 2 menunjukkan hasil

[4]

Istanto

1986,

Elektronika

W.Jatmiko,

2007,

dalam

Bahan

pengamatan dengan menggunakan beban R

Perkuliahan: Praktik Kendali

dan RL. Nilai Vrms pada tegangan keluaran

DEL230, Program Studi Teknik Elektro,

secara berkala menunjukkan nilai yang

Fakultas

Berbeda dengan tegangan yang nilainya

Yogyakarta.

semakin kecil jika nilai Vref SCR nya semakin besar.

Teknik

Elektronis,

Universitas

Negeri

[5] Sorchini.Z., Kimball. J.W., dan Krein. P.T., (2004), „Digital SCR Control Educational Laboratory‟, IEEE.

for

Biodata Penulis Abdul Arif, Lahir di Sikabu Lubuk Alung, 11 Maret 1998. Menyelesaikan pendidikan SMA tahun 2016 di SMA N 1 Batang Anai, Padang Pariaman. Mahasiswa Teknik Elektro di Universitas Negeri Padang tahun 2016 Abdul Hanif, Lahir di Suayan, 25Juni 1996. Menyeleseikan Pendidikan SMA tahun 2015 di SMK N2 Payakumbuh. Mahasiswa Teknik Elektro di Universitas Negeri Padang tahun 2016 Zulfikar Lubis, Lahir di Medan, 21 Oktober 1997. Menyelesaikan pendidikan SMA tahun 2016 di SMA N 1 Panti, Pasaman Timur. Mahasiswa Teknik Elektro di Universitas Negeri Padang tahun 2016...