Fahrizal Jadi Modul 3 Fix

KENDALI TEGANGAN ACNama : Muhamad Fahrizal S ( 11-2012-083)

Asisten : Ahmad Roby ( 11-2011-031)Waktu Percobaan : 9 Desember 2014

EL – 319 Elektronika DayaLaboratorium Dasar Energi Elektrik

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Abstrak

Pada praktikum ini, kita coba

membahas tentang teknik pengontrolan fasa

yang akan memberikan kemudahan dalam

sistem pengendalian tegangan listrik arus

bolak-balik (AC). Pengendalian tegangan

saluran AC digunakan untuk mengubah-

ubah harga rms tegangan AC yang

dicatukan ke beban dengan menggunakan

Thyristor sebagai sakelar. Penggunaan

peralatan ini antara lain untuk kontrol

kecepatan motor induksi, kontrol

penerangan dan kontrol alat-alat pemanas.

Penelitian adalah kegiatan yang

sistematik dengan tujuan untuk menambah

wawasan baru atau pengetahuan yang

sudah ada dengan cara-cara yang dapat

dikomunikasikan dan dapat dinilai kembali.

Kegiatan penelitian belum dapat dikatakan

selesai sebelum laporannya dibuat.

Penulisan laporan penelitian merupakan

bagian yang tidak terpisahkan dari kegiatan

penelitian itu sendiri.

Kendali tegangan AC suatu

rangkaian yang bekerja apabila saklar

thyristor dihubung antara sumber dan

beban, dimana kita dapat mengatur aliran

daya dengan bermacam-macam harga.

Aplikasinya sering digunakan dari

pengontrol tegangan ac adalah: pemanas

industri, penguhahan tapi pada trafo beban,

kontrol lampu, pengontrol kecepatan pada

motor induksi banyak fasa, dan pengontrol

magnet ac. Untuk transfer energi.

1.Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Hampir semua peralatan

elektronika memerlukan sumber arus searah.

Penyearah digunakan untuk mendapatkan

arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus

atau tegangan tersebut harus benar-benar

rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak

menimbulkan gangguan bagi peralatan yang

dicatu.

Kontrol kendali tegangan ac

berfungsi sebagai pengatur keluaran daya

sesuia dengan harga harga tang diinginkan,

Pengontrol tegangan ac dapat

diklasifikasikan menjadi 2 jenis: (I)

Pengontrol satu fasa dan (2) Pengontrol tiga

fasa. Tiap jenis dapat dibagi lagi menjadi (a)

kontrol setengah gelombang atau banyak

arah dan (b) kontrol gelombang penuh atau

dua arah. Ada bermacam konfigurasi dari

pengontrol tiga fasa tergantung pada

hubungan saklar ilryristor.

Berdasarkan penjelasan diatas,

maka perlunya dilakukan peercobaan guna

mengetahui dan memahami semua

rangkaian kendali AC. Praktikan perlu

mengerti prinsip kerja dari kendali AC.

1.2 Maksud dan TujuanMaksud dari pembuatan laporan

akhir ini ditujukan untuk melatih

kemampuan setiap mahasiswa dalam

pembuatan suatu laporan dan diharapkan

hasil dari praktikum yang dilakukan dapat

dikembangkan lebih jauh sehingga

menghasilkan fungsi yang aplikatif.

Tujuan yang hendak dicapai

dalam tugas akhir ini adalah :

1. Mengetahui cara kerja thyristor dan

triac.

2. Mengetahui tipe-tipe kendali

tegangan.

3. Mengetahui bentuk gelombang

input dan gelombang output untuk

setiap percobaan.

2. Dasar TeoriJika sebuah saklar thyristor

dihubungkan antara sumber ac dan beban,

aliran energi dapat dikontrol oieh variasi

nilai rms dari tegangan ac yang dipakai oleh

beban : dan jenis rangkaian energi ini

disebut sebagai Pengontrol Tegangan ac (ac

voltage controller). Aplikasi yang sering

digunakan dari pengontrol tegangan ac

adalah : pemanas industri, penguhahan tapi

pada trafo beban, kontrol lampu, pengontrol

kecepatan pada motor induksi banyak fasa,

dan pengontrol magnet ac. Untuk transfer

energi, dua jenis pengontrol yang biasanya

digunakan:

Kontrol on-off

Kontrol sudut fasa

Pada kontrol on-off, saklar thyristor

menghuhungkan beban dengan sumber ac

selama beberapa putaran tegangan masukan

dan diputus selama beberapa putaran yang

lain. Pada kontrol fasa, saklar thyristor

menghuhungkan beban dengan sumber ac

untuk setiap bagian dari putaran tegangan

masukan.

Pengontrol tegangan ac dapat

diklasifikasikan menjadi 2 jenis : (I)

Pengontrol satu fasa dan (2) Pengontrol tiga

fasa. Tiap jenis dapat dibagi lagi menjadi (a)

kontrol setengah gelombang atau banyak

arah dan (b) kontrol gelombang penuh atau

dua arah. Ada bermacam konfigurasi dari

pengontrol tiga fasa tergantung pada

hubungan saklar thyristor.

Karena tegangan masukannya ac,

thyristor merupakan komutasi garis; dan

thyristor kontrol fasa, yang relatif tidak

mahal dan lebih lambat dibandingkan

dengan thyristor saklar cepat, yang biasa

digunakan. Untuk aplikasi sampai 400 Hz

jika TRIAC disediakan untuk

mempertemukan rating tegangan dan arus

untuk dari sebuah aplikasi tertentu,

pemakaian TRIAC lebih banyak digunakan

teknik komutasi thyristor, karena komutasi

saris dan natural. tidak ada rangkaian

komutasi tambahan dan rangkaian untuk

pengontrol tegangan ac-nya sangat

sederhana. Karena bentuk gelombang

keluaran yang alami, analisis turunan dari

persamaan eksplisit untuk kinerja parameter

rangkaian tidak sederhana, khususnya untuk

konverter terkontrol sudut fasa dengan

beban RL. Agar mudah, beban resistif

digunakan pada bab ini untuk

membandingkan kinerja dari berhagai

konfigurasi. Meskipun demikian, beban

yang lebih sering digunakan adalah jenis RL

dan harus dipertimbangkan ketika

merancang dan menganalisis pengontrol

tegangan ac.

2.1 Prinsip Kerja Kontrol On-OffPrinsip kontrol On-Off dijelaskan

dengan pengaturan gelombang penuh fasa

tunggal. (lihat gambar 1). Saklar thyristor

mengubungkan supply AC ke beban untuk

waktu tn saklar akan membuka/mati oleh

pulsa penghambat gate untuk waktu to.

Ketika tn yang merupakan bilangan bulat per

cycle maka thyristor akan menutup/menyala.

Saat tegangan nol dilewatkan di inpit

tegangan AC. Tipe ini digunakan pada

industry pemanas dan control kecepatan

motor. Tegangan input Vs= Vmsin cot = √2

vs.sin.cot jika tegangan input dihubungkan

ke beban untuk n-cycle dan pelepasan pada

m-cycle maka tegangan output beban rms

yang di peroleh adalah:

disebut sebagai duty cycle

Gambar 1.

2.2 Prinsip Kerja Kontrol Fasa

Prinsip dari kontrol fasa dapat

dijelaskan berdasarkan pada Gambar. Energi

mengalir ke beban dikontrol dengan

menunda sudut tembak thyristor T1. Gambar

mengilustrasikan pulsa-pulsa gerbang

thyristor T1 dan bentuk gelombang tegangan

masukan dan keluaran. Dengan adanya

diode D1, daerah kontrol terbatas dan rms

efektif tegangan keluaran hanya dapat

bervariasi antara 70.7 dan 100%. Tegangan

keluaran dan arus masuk tidak simetris dab

megnandung komponen dc. Jika ada sebuah

trafo masukan akan dapat menyebabkan

problem kejenuhan. Rangkai ini adalah

Pengontrol setengah gelombang satu fasa

dan cocok hanya untuk beban resistif

berdaya rendah, seperti pemanasan

pencahayaan. Karena aliran daya dikontrol

oleh setengah gelombang positif tegangan

masukan, jenis Pengontrol tipe ini disebut

juga dengan Pengontrol banyak arah

(unidirectional) Jika vs = Vm Sin t =

sin t adalah tegangan masukan dan sudut

tunda thyristor T1 adalah t = , tegangan

keluaran rms ditentukan melalui

Gambar 2. Rangkaian kerja kontrol fasa

2.3 Pengontrol Setengah Gelombang

Dengan Tiga Fasa

Diagram rangkaian pengontrol

setengah gelombang (atau unidirectional)

tiga fasa ditunjukkan pada Gambar 6-1

dengan beban resistif terhubung wye. Arus

mengalir ke beban dikontrol oleh thyristor

T1, T3, dan T5: Dan diode menyediakan jalur

arus balik. Urutan firing thyristor adalah T1,

T3, T5. Untuk arus mengalir melalui

Pengonlrol daya minimal satu thyristor harus

dihuhungkan. Bila semua divaisnya diode,

tiga diode akan terhubung pada saat yang

bersamaan dan sudut konduksi tiap diode

adalah 1800. Kita menyebutnya bahwa

thyristor akan terhubung bila tegangan

anodenya lebih tinggi daripada katodenya

dan terjadi firing. Pada saat thyristor mulai

terhubung, ia akan off hanya bila arusnya

nienjadi nol.

Jika Vs adalah nilai rms untuk

tegangan fasa masukan dan kita

mendefinisikan tegangan fasa masukan

berturutan adalah

vAN = VS sin t

vBN = VS sin

vCN = VS sin

kemudian tegangan line masukan adalah

vAB = VS sin

vBC = VS sin

vCA = VS sin

Gambar 2.3 Pengontral unidirectional tiga

fasa

Bentuk gelombang untuk tegangan

masukan, sudut konduksi divais, dan

tegangan keluaran ditunjukkan pada Gambar

6-2 untuk = 60° dan = 150°. Perlu

diketahui bahwa interval konduksi yang

ditunjukkan pada Gambar 6-8 oleh garis

putus-putus tidak berskala, tetapi memiliki

lebar yang sama yaitu 30°. Untuk 0

60°, baik dua atau tiga divais dapat

dihubungkan pada waktu bersamaan dan

kombinasi yang mungkin adalah (1) dua

thyristor dan satu diode, (2) satu thyristor

dan satu diode, dan (3) satu thyristor dan dua

diode. Jika tiga divais dihubungkan, operasi

tiga fasa yang normal terjadi seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 6-9a dan tegangan

keluaran fasanya sama dengan tegangan

masukan fasa, misalnya,

van = vAN = vBC = VS sin

Di samping itu, jika dua divais

dihubungkan pada waktu bersamaan, arus

yang mengalir hanya melalui dua jalur

sedangkan jalur ke tiga dianggap sebagai

rangkaian terhuka. Tegangan jalur ke jalur

akan muncul melalui dua terminal dari

beban seperti ditunjukkan pada Gambar 6-

9b. dan tegangan fasa keluaran adalah satu

setengah tegangan jalur (misalnya bila

terminal c dibuka)

van =


fasa keluaran (misalnya van) dapat

digambarkan langsung dari fasa masukan

dan tegangan jalur dengan memperhatikan

bahwa van akan berhubungan dengan vAN jika

tiga divais dihubungkan, menjadi vAB/2 (atau

v4C/2) bila kedua divais dihubungkan, dan

nol jika terminal dibuka. Untuk 60°

120°, pada suatu waktu hanya satu

thyristor dihubungkan dan jalur balik dibagi

untuk satu atau dua diode. Untuk 120°

210°, hanya thyristor dan satu diode

terhubung pada waktu bersamaan.

Sudut extinction (3 thyristor dapat

ditunda melebihi 180° (misal untuk T1

adalah 210° untuk = 30° seperti

ditunjukkan pada Gambar 6-2b). Untuk =

60°, sudut extinction ditunda menjadi 180°

seperti pada Gambar 6-2a. disebahkan oleh

fakta bahwa tegangan fasa keluaran dapat

bergantung pada tegangan masukan jalur ke

jalur. Pada saat vAB menjadi nol pada t =

150°, arus thyristor T1 dapat terus mengalir

sampai vCA menjadi nol pada saat t 2100

dan sudut tunda = 210° memberikan

tegangan (dan daya) keluaran nol.

Pulsa-pulsa gerbang thyristor

kontinyu, dan misalnya, pulsa T1 berakhir

pada t = 210°. Pada prakteknya, pulsa

gerbang terdiri dari dua bagian. Pulsa

pertama T1 bermula dari manapun yang

memiliki sudut antara 0 dan 150° dan

berakhir pada t = 210°, pulsa kedua,

bermula pada t = 150°, selalu berakhir

pada t = 210°. Hal ini menyebabkan arus

dapat mengalir melalui thyristor T1 selama

periode 150° t 2100 dan

meningkatkan interval kontrol tegangan ke

keluaran interval penundaan adalah

0 2100

Gambar 2.4 Bentuk gelombang pengontrol

unidirectional tiga fasa

Gambar 2.5 Beban resistif terhubung Wye

2.4 Pengontrol Gelombang Penuh

Tiga Fasa

Pengontrol unidirectional yang

mengandung arus masukan dc dan harmonik

yang lehih tinggi yang disebabkan bentuk

gelombang tegangan keluaran natural yang

tidak simetris, tidak biasa digunakan untuk

menjalankan motor ac; kontrol dua arah fasa

yang lehih sering digunakan. Diagram

rangkaian pengontrol gelombang, penuh tiga

fasa (atau dua arah) ditunjukkan pada

Gambar dengan beban resistif yang

terhubung wye. Operasi pengontrol ini sama

dengan pengontrol setengah gelombang,

kecuali arus balik disediakan oleh thyristor

T2, T4, dan T6 bukan oleh diode-diode.

Urutan firing dari thyristor adalah T1, T2, T3,

T4, T5, T6.

Bila kita mendefinisikan tegangan

fasa masukan beraturan adalah

vAN = VS sin t

vBN = VS sin

vCN = VS sin

tegangan jalur masukan instantaneous

adalah

vAB = VS sin

vBC = VS sin

vCA = VS sin


masukan sudut konduksi thyristor dan

tegangan fasa keluaran.ditunjukkan pada

Gnmbar untuk = 60° dan = 20°. Untuk 0

60°, sebelum firing T1, dua resistor

terhubung. Bila T1 firing tiga resistor

terhubung. Thyristor menjadi off bila

arusnya membalik. Kondisi demikian terjadi

antara dua dan tiga thyristor terhubung.

Untuk 600 90°, hanya dua

resistor terhubung pada suatu waktu. Untuk

90° 1500, meskipun dua thyristor

terhubung suatu waktu, terdapat periode

ketika tidak ada thyristor yang on. Untuk

1500, tidak ada periode untuk dua thyristor

terhubung dan tegangan keluaran naenjadi

nol untuk = 1500. Interval untuk sudut

tunda adalah

Gambar 2.6 Pengontrol dua arah tiga fasa

3. Metodologi

3.1 Alat-alat yang digunakan

1. Kit Praktikum.

2. Voltmeter AC 1 buah

3. Tranfo isolasi 1 buah

4. Oscilloscope. 1 buah

5. Beban (lampu). 1 buah

6. Jumper (secukupnya)

3.2 Prosedur Percobaan

a. Membuat rangkaian percobaan

seperti gambar dibawah :

Percobaan beban : (a) 1 fasa, (b)

3 fasa bintang, (c) 3 fasa bintang

dengan netral, (d) 3 fasa delta

b. Meminta persetujuan dari

asisten

c. Menyalakan MCB PLN

d. Menyalakan osiloskop

e. Mengkalibrasi osiloskop

f. Mengatur sudut penyalaan 300,

600, 900,1200, 1500, 1800

g. Menggambar bentuk gelombang

yang dihasilkan osiloskop

dengan sudut penyalaan 300,

600, 900,1200, 1500, 1800

h. Menuliskan data yang telah

didapat pada tabel.

Besar

Trigger (α)

Besar

Tegangan

300

600

900

1200

1500

1800

i. Mengubah sudut penyalaan ke

0°

j. Mematikan osiloskop

k. Mematikan MCB PLN

4. Hasil dan Analisis

4.1 Percobaan Satu Fasa

P = 100 W

Tabel 1. Percobaan satu fasa

Tabel 2. Bentuk Tegangan Output

4.2 Pengolahan Data Satu Phasa

*Secara Teori

Rumus Dasar

Asumsi pada R = 40 Ω

*Secara Teori

a. Tegangan Keluaran

Vo = Vs [ [( ) + )]1/2

b. Arus Keluaran (Irms)

Io =

c. Daya keluaran

Po = Vo x Io

d. Power factor

Pf =

*Secara Praktikum

a. Tegangan Keluaran (Vo)


Io =

c. Daya keluaran

Po = Vo x Io

d. Power factor

Pf =

1. Sudut penyalaan = 300


*Secara Teori



Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 196.001 x 4.9 = 960.40

watt

d. Power factor

Pf = lagging

*Secara Praktikum


Vo = 191 V


Io =

c. Daya keluaran

Po = 191 x 4.775 = 912.02 watt

d. Power factor

Pf = lagging



*Secara Teori



Io = = 4.39 Ampere

c. Daya keluaran

Po = 175.536 x 4.39

= 770.603 watt

d. Power factor

Pf = lagging

*Secara Praktikum


Vo = 134 Volt


Io = 0hm

c. Daya keluaran

Po = 134 x 3.35 = 448.9 Watt

d. Power factor

Pf = lagging



*Secara Teori



Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 150.613 x 3.765

= 567.06 Watt

d. Power factor

Pf = lagging

*Secara Praktikum


Vo = 76 Volt


Io = volt

c. Daya keluaran

Po = 76 x 1.9 = 144.4 watt

d. Power factor

Pf = = 0.356 lagging



*Secara Teori



Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 124.256 x 3.106

= 385.94 watt

d. Power factor

Pf = = 0.575 Lagging

*Secara Praktikum


Vo = 30 Volt


Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 30 x 0.75 = 22.5 Watt

d. Power factor

Pf = Lagging



*Secara Teori



Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 87.948 x 2.198

= 193.372 Watt

d. Power factor

Pf = = 0.405 Lagging

*Secara Praktikum


Vo = 9 Volt


Io = Ampere

c. Daya keluaran

Po = 9 x 0.225 = 2.025 Watt

d. Power factor

Pf = Lagging



*Secara Teori



Io =

c. Daya keluaran

Po = 9 x 0 = 0 Watt

d. Power factor

Pf = = 0

*Secara Praktikum


Vo = 0 V


Io = Volt

c. Daya keluaran

Po = 0 x 0 = 0 Watt

d. Power factor

Pf = Unity

4.3. WIRING DIAGRAM

4.3.1 Wiring Kendali AC 1 fasa

4.3.2 Wiring Kendali AC 3 fasa Delta

4.3.3 Wiring Kendali AC 3 fasa Bintang

4.3 ANALISA

a. Untuk percobaan rangkaian kendali

tegangan AC 1 fasa, dengan

diberikannya tegangan sumber

sebesar 220 Volt. Sudut penyalaan

dapat diatur dan diputar dari 00 s/d

1800, maka akan terjadinya

penurunan tegangan, arus dan daya

output. Gelombang output akan

semakin membentuk sinyal

sinusoida.

b. Kondisi lampu dapat diatur terang

atau tidaknya dengan sudut

penyalaan, semakin besar sudut

penyalaan maka lampu semakin

padam.

c. Pada pengolahan data hasil tidak

berbeda terlalu jauh karena pada saat

percobaan untuk menentukan nilai

yang di multimete rkurang ketelitian

dalam pembacaannya Serta dalam

perhitungan terjadi kesalahan.

Sedangkan pada perhitungan dengan

cara teori itu sangat akurat karena

tidak ada factor lainnya.

d. Untuk percobaan rangkaian

terkendali AC 3 Fasa delta maupun

bintang tidak dapat dilakukan karena

factor kit praktikum yang terjadi

adanya gangguan sehingga untuk

percobaan tersebut ikut terganggu.

5 Kesimpulan

Cara kerja thyristor : ketika cycle

positip maka thyristor akan ”on”

sedangkan pada cycle negatif

thyristor ”off”, namun cara kerja

thrystor tergantung dari sudut

penyalaan yang ditentukan.

Kendali tegangan AC akan

diketahui ketika tegangan AC rms

yang disalurkan ke beban pada

rangkaian daya type. Untuk

memindahkan daya biasanya

digunakan dua jenis type

pengontrolan, diantaranya :

1. Pengontrolan On-Off

2. Pengontrolan Sudut Fasa

Dalam saklar on-off, saklar

thyristor menghubungkan beban ke

sumber AC untuk beberapa cycle

lagi. Dalam Kontrol phase, saklar

menghubungkan beban ke sumber

AC untuk tiap bagian cycle

tegangan input.

Kontrol tegangan AC dapat

diklasifikasikan dalam dua tipe :

1. Kontrol fase tunggal

2. Kontrol fase banyak

Setiap tipe terbagi lagi dalam

beberapa bagian, diantaranya :

a. Kontrol gelombang searah

(unidirectional)

b. Kontrol tegangan penuh

(bidirectional)

3 Kondisi lampu dapat diatur terang atau

tidaknya dengan sudut penyalaan,

semakin besar sudut penyalaan maka

lampu semakin terang.

6. Tugas Akhir

1. Hitung besar tegangan keluaran (Vo), arus

keluaran (Io), daya keluaran (Po) dan

tentukan factor kerja yang terjadi untuk

setiap besar trigger yang diberikan!

Jawab : Sudah tercantum pada pengolahan

data.

2. Bandingkan besar tegangan output hasil

percobaan dengan hasil perhitungan secara

teori!

Jawab : Hasil perhitungan menurut data

percobaan dengan perhitungan secara teori

itu bernilai berbeda antara tegangan output

yang dihasilkan oleh perhitungan secara data

percobaan dengan perhitungan secara teori.

pada saat percobaan untuk menentukan nilai

yang di multimeter kurang ketelitian dalam

pembacaannya. Sedangkan pada perhitungan

dengan cara teori itu sangat akurat karena

tidak ada factor lainnya.

3. Jelaskan cara kerja trigger dalam .

percobaan yang telah dilakukan!

Jawab : Cara kerja trigger pada transistor

unijunction yaitu ketika tegangan sumber dc

Vs diberikan, kapasitor C akan diisi melalui

resistor R karena rangkaian emiter dari UJT

berada pada kondisi terbuka. Ketika

tegangan emmiter VE yang sama dengan

tegangan kapasitor Vc mencapai tegangan

puncak Vp, UJT akan ON dan kapasitor

akan dikosongkan dengan kecepatan yang

lebih kecil dari pada saat pengisian. Ketika

tegangan emmiter berkurang maka emitter

akan kembali tidak tersambung. UJT

menjadi OFF dan siklus pengisian akan

berulang kembali.

4. Gambarkan gelombang input, gelombang

output, beserta sudut penyalaannya!

Jawab : Sudah ada pada Hasil dan Analisa.

5. Buatlah wiring diagram beserta single line

dari semua percobaan kendali tegangan AC!

Jawab : wiring diagram ada pada lampiran

Single line kendali tegangan AC 1 fasa

6. Buatlah kesimpulan tentang kendali

tegangan AC yang sudah kalian dapatkan

setelah melaksanakan praktikum!

Jawab : sudah ada pada Kesimpulan

7. Daftar Pustaka

Tim Asisten. 2014,Modul Praktikum

Elektronika Daya. Bandung : ITENAS

Bandung.

Fahrizal Jadi Modul 3 Fix

Documents