Download - 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Transcript
Page 1: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

PERCOBAAN 1

PENYEARAH SATU-FASA : SETENGAH GELOMBANG,

GELOMBANG PENUH.

1.1 Penyearah 1 Φ Setengah Gelombang

1.1.1 Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan praktikum, diharapkan mahasiswa dapat :

Menjelaskan rangkaian penyearah satu – fasa setengah gelombang tak

terkendali.

Membuat rangkaian penyearah satu – fasa setengah gelombang tak

terkendali.

Mengukur besaran – besaran output dan input dari suatu rangkaian

penyearah satu – fasa setengah gelombang tak terkendali.

Menghitung parameter – parameter unjuk kerja suatu rangkaian

penyearah satu – fasa setengah gelombang tak terkendali.

1.1.2 Teori Dasar

Gambar 1.1.1 (a) memperlihatkan diagram rangkaian panyearah satu –

fasa setengah gelombang tak terkendali berbeban resistif. Nama lain

penyearah tersebut adalah penyearah satu – fasa tak terkendali

(uncontrolled one – pulse rectifier). Dalam gambar tersebut, tegangan

bolak – balik (ac) yang akan diserahkan diwakili oleh tegangan sekunder

transformator.

Beban – beban yang dapat disuplai oleh penyearah ini adalah yang

bersifat resistif, induktif, atau kapasitif. Gambar 1.1.1 (b) memperlihatkan

bentuk – bentuk gelombang untuk beban resistif.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 2: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

Gambar 1.1.1 Penyearah satu – fasa setengah gelombang tak terkendali dengan beban resistif. (a) Diagram rankaian. (b) Bentuk – bentuk gelombang.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 3: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

Tegangan input penyearah dalam hal ini dimisalkan mempunyai

persamaan :

vs = Vm sin ωt……………………………………………………..(1-1)

dimana :

Vm = harga maksimum tegangan input

ωt = 2πft = sudut fasa gelombang tegangan input

f = frekuensi gelombang

Untuk setengah siklus positif dari gelombang input (0 ≤ ωt ≤ π), dioda

mendapat prategangan maju sehingga konduksi. Jika dioda dianggap ideal

(tidak mempunyai jatuh tegangan) maka tegangan output atau tegangan

beban (vo) akan sama dengan tegangan input (vs).

Untuk setengah siklus negatif berikutnya dari gelombang input (π ≤ ωt

≤ 2π), dioda mendapat prategangan mundur/balik sehingga mem – blok,

sehingga tidak ada arus yang mengalir dalam rangkaian. Tegangan output

atau tegangan output adalah :

vo = Vm sin ωt untuk 0 ≤ ωt ≤ π

vo = 0m sin ωt untuk π ≤ ωt ≤ 2π………………………… (1-2)

Dari Gambar 1.1 (a) terlihat bahwa arus input (is) sama dengan arus

beban (io), dan sama juga dengan arus dioda (id). Jadi bentuk gelombang

ketiga arus itu adalah sama.

Tegangan output dalam Gambar 1.1 (b) adalah tidak betul – betul

searah atau konstan atau kontinu. Secara umum, gelombang output dari

suatu penyearah mengandung :

o Kompenen searah (dc) yang konstan atau kontinu.

o Komponen riak atau kerut atau ripel (ac).

Jika instrumen mengukur komponen dc – nya, maka yang ditampilkan

adalah harga rata – ratanya (average), dan jika instrumen mengukur

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 4: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

komponen ac dan dc, maka yang ditampilkan adalah harga efektif / rms

(root mean square). Hubungan yang berlaku adalah :

Vrms2 = Vdc

2 + Vac2 ………………………………………………….(1-3)

Beberapa parameter dari suatu penyearah adalah sebagai berikut :

1. Tegangan output (sesaat) disimbolkan dengan vo.

2. Tegangan input (sesaat) penyearah disimbolkan dengan vs.

3. Arus beban (sesaat) disimbolkan dengan io.

4. Arus beban (sesaat) disimbolkan dengan is.

5. Arus beban (sesaat) disimbolkan dengan id.

6. Harga rata – rata :

Vdc = harga rata – rata dari vo

Idc = harga rata – rata dari io

Is(av) = harga rata – rata dari io

Id = harga rata – rata dari id

7. Harga efektif / rms :

Vs = harga efektif dari vs

Vrms = harga efektif dari vo

Irms = harga efektif dari io

Is = harga efektif dari is

Id(rms) = harga efektif dari id

Vac = harga efektif dari vac yang ada dalam vo

8. Faktor bentuk (from factor, FF), didefenisikan sebagai :

FF=V rms

V dc……..……………………………………………….(1-4)

9. Faktor kerut (ripple factor, RF), didefenisikan sebagai berikut :

RF=V ac

V dc

=√ ( FF )2−1 ………………………………..(1-5)

10. Efisiensi penyearahan, didefenisikan sebagai :

η=Pdc

Pac

=V dc I dc

V rms I rms ………………………………………….(1-6)

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 5: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

11. Faktor utilisasi transformator / suplai (transformer utilisation factor,

TUF), didefenisikan sebagai :

TUF=Pdc

S i……………………………………………….(1-7)

dimana :Si = daya input penyearah dalam [VA]

12. Faktor kecuraman (crest factor, CF), didefenisikan sebagai :

CF=I s ( peak )

I s…………………………………………...(1-8)

dimana :Is = harga maksimum dari is

13. Tegangan balik puncak (peak inverse voltage, PIV), didefenisikan

sebagai harga maksimum tegangan komponen (dioda) dalam keadaan

mem–blok.

Dengan menggunakan rumus harga rata – rata dan harga efektif, maka

untuk penyearah satu – fasa setengah gelombang didapatkan :

V dc=V m

π=0,3183 V m……………………………… …….(1-9)

V rms=0,5 V m….………………………………………….(1-10)

Untuk beban resistif dengan resistansi R, berlaku :

I dc=V m

πR=0,3183 I m………………………………. .…...(1-11)

I rms=0,5 Im……………………………………………...(1-12)

dimana :

Im = harga maksimum arus beban = Vm / R ………………………..(1-13)

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 6: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

1.1.3 Diagram Rangkaian

Gambar 1.1.2 Diagram rangkaian penyearah satu – fasa setengah gelombang tak terkendali.

1.1.4 Alat dan Bahan

Osiloskop

Regulator ac satu – fasa

Dioda

Amperemeter

Voltmeter

Multimeter

Tahanan geser

Papan rangkaian

Kabel secukupnya

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 7: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

1.1.5 Prosedur Percobaan

1. Membuat rangkaian seperti pada Gambar 1.1.2 dimana beban yang

digunakan adalah tahanan geser (R) 75 Ω/3A. [Rm adalah adapter

tahanan rendah untuk melihat bentuk gelombang arus. Jika tidak ada,

gunakan tahanan geser untuk mendapatkan nilai resistansi 1 Ω].

2. Dalam keadaan output reuglator ac satu – fasa minimum, masukkan

saklar S.

3. Menaikkan tegangan output regulator (Vs) hingga mencapai 20 V.

4. Mencatat harga rata – rata dari tegangan output, arus beban, arus

input, dan arus dioda. [Lihat penunjukan V2, A2, dan A1]. Masukkan

data anda ke dalam tabel yang telah disediakan.

5. Dengan menggunakan osiloskop 1-saluran, amati dan gambarkan

bentuk gelombang dari tegangan beban, arus beban, arus input, dan

arus dioda. Catatan : Harus dijaga dalam penggunaan probe agar

terminal (+) tidak terhubung singkat dengan terminal (-).

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

input, dan arus dioda. [Lihat penunjukan V2, A2, dan A1]. Masukkan

data anda ke dalam tabel yang telah disediakan.

7. Mengulangi langkah no. 4 sampai no. 6 diatas untuk tegangan output

regulator (Vs) sebesar 30 V - 50 V.

8. Meminimumkan kembali tegangan output regulator dan buka saklar S.

9. Meng-offkan sumber. Percobaan selesai.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 8: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

1.2 Penyearah 1 Φ Gelombang Penuh

1.2.1 Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan praktikum, diharapkan mahasiswa dapat :

Menjelaskan prinsip kerja penyearah tak terkendali 1 Φ gelombang -

penuh jembatan.

Membuat rangkaian penyearah tak terkendali 1 Φ gelombang – penuh

jembatan.

Mengukur besaran – besaran output dan input dari suatu rangkaian

penyearah tak terkendali 1 Φ gelombang – penuh jembatan.

Menghitung parameter – parameter unjuk kerja suatu rangkaian penyearah

tak terkendali 1 Φ gelombang – penuh jembatan.

1.2.2Teori Dasar

Gambar 1.2.1 (a) memperlihatkan diagram rangkaian penyearah satu –

fasa gelombang – penuh tak terkendali berbeban resistif. Nama lain

penyearah tersebut adalah penyearah jembatan pulsa – ganda (double – pulse

bridge rectifier). Dalam hal ini tegangan bolak – balik (ac) yang akan

disearahkan diwakili oleh tegangan sekunder transformator yang terdiri dari

vs. Gambar 1.2.1 (b) memperlihatkan bentuk – bentuk gelombang untuk

beban resistif.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 9: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

Gambar 1.2.1 Penyearah 1 Φ jembatan dengan beban resistif. (a) Diagram rangkaian. (b) Bentuk – Bentuk gelombang.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 10: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

Tegangan sekunder transformator dalam hal ini misalkan mempunyai

persamaan seperti yang dinyatakan oleh persamaan (1-1).

Untuk setengah siklus positif dari vs ( 0 ≤ ωt ≤ π ), dioda D1 dan D4

mendapat prategangan maju dari vs. Sehingga keduanya konduksi, sementara

dioda D2 dan D3 mendapat prategangan balik dari vs sehingga kedua dioda

tersebut mem – blok. Jika keempat dioda dianggap ideal (tidak mempunyai

jatuh tegangan) maka tegangan output atau tegangan beban (vo) akan sama

dengan tegangan input vs. Arus akan mengalir dari terminal bagian atas dari

sekunder transformator, lewat dalam dioda D1 dan D4, beban dan kembali ke

terminal bagian bawah dari sekunder transformator.

Untuk setengah siklus negatif dari vs ( π ≤ ωt ≤ 2π ), dioda D2

dan D3 mendapat prategangan maju dari vs sehingga konduksi, sementara

dioda D1 dan D4 mendapat prategangan balik dari vs sehingga mem-blok.

Tegangan yang muncul pada beban adalah tegangan vs, dan arus akan

mengalir melalui dioda D2, D3, beban, dan kembali ke terminal sekunder

transformator bagian atas.

Dalam keadaan konduksi, tegangan dioda telah diasumsikan nol.

Tetapi dalam keadaan mem – blok maka tegangan yang dialaminya adalah vs.

Persamaan untuk tegangan output telah dinyatakan dalam persamaan (1-3).

Periode dari gelombang tegangan output adalah T’ = ½ T , sehingga frekuensi

gelombang output adalah f’ = 1/T’ = 2/T = 2f .

Rumus harga rata – rata dan harga efektif untuk tegangan output

pada penyearah satu – fasa jembatan sama dengan rumus harga rata – rata dan

harga efektif untuk tegangan output pada penyearah satu – fasa gelombang –

penuh centre – tap seperti yang telah dinyatakan dalam persamaan (1-4)

sampai (1-7).

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 11: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

1.2.3 Diagram Rangkaian

Gambar 1.2.2 Diagram rangkaian penyearah satu – fasa jembatan.

1.2.4 Alat dan Bahan

Osiloskop

Regulator ac satu – fasa

Dioda

Amperemeter

Voltmeter

Tahanan geser

Multimeter

Papan rangkaian

Kabel secukupnya

1.2.5 Prosedur Percobaan

1. Membuat rangkaian seperti pada Gambar 1.2.2 dimana beban yang

digunakan adalah tahanan geser (R) 75 Ω/3A. [Rm adalah adapter tahanan

rendah untuk melihat bentuk gelombang arus. Jika tidak ada, gunakan

tahanan geser untuk mendapatkan nilai resistansi 1 Ω].

2. Dalam keadaan tegangan output regulator minimum, tutup saklar S.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ

Page 12: 1fasa Setengah Gel & Gel Penuh(Ass 1)

Laporan Praktikum Elektronika Daya 342 11 028

3. Menaikkan tegangan output regulator hingga pembacaan voltmeter V1

menunjukkan 20 V.

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

dan arus dalam salah satu dioda. [Lihat penunjukkan V2, A2, A1, dan A3].

Masukkan data anda kedalam tabel yang telah disediakan.

5. Dengan menggunakan osiloskop 2 – saluran, amati dan gambarkan

bentuk gelombang dari tegangan beban, arus beban, arus input, dan arus

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,

dan arus dalam salah satu dioda. [Lihat penunjukkan V2, A2, A1, dan A3].

Masukkan data anda ke dalam tabel yang telah disediakan.

7. Mengulangi langkah no. 4 sampai no. 6 di atas untuk tegangan output

regulator ac sebesar 30 - 40 V.

8. Meminimumkan kembali tegangan output regulator, dan buka saklar S.

9. Meng-offkan sumber. Percobaan selesai.

Penyearah 1 : setengah gelombang, gelombang penuhΦ