PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 1. Abstrak dan Tujuan. Praktikum Elektronika Daya ini terdiri dari percobaan – percobaan menggunakan perangkat percobaan (experiment set) SCR atau Penyearah Terkontrol dilengkapi dengan peragaan karakteristik operasi dan petunjuk percobaan dalam percobaan ini, dicantumkan juga tujuan yang ingin dicapai sesuai tingkatannya dan dilengkapi pula dengan diagram rangkaian titik uji (test point) yang diperlukan on / off (hidup / mati) pada panel modul perangkat percobaan SCR terdiri dari 1 (satu) konsul ED 2060m dan 9 modul yaitu : 1. Karakteristik SCR (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C). 2. Penyearah dan pengaturan fasa (Rectifier and Phase Control : Modul U – 5060B). 3. Trigger dan Kontrol (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C). 4. Trigger dan Kontrol 2 (Trigger and Control 2 : Modul U – 5060D). 5. Sirkit Kontrol Cahaya (Photo Controlled Circuit : Modul U – 5060E). 6. Pengisi Baterai Otomatis (Battery Auto Charger : Modul U – 5060F). 7. Inverter DC – AC (DC to AC Converter : Modul U - 50600). 8. Pengaturan Kecepatan Motor (Motor Speed Control : Modul U – 5060H).
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA
1. Abstrak dan Tujuan.Praktikum Elektronika Daya ini terdiri dari percobaan – percobaan menggunakan
perangkat percobaan (experiment set) SCR atau Penyearah Terkontrol dilengkapi
dengan peragaan karakteristik operasi dan petunjuk percobaan dalam percobaan ini,
dicantumkan juga tujuan yang ingin dicapai sesuai tingkatannya dan dilengkapi pula
dengan diagram rangkaian titik uji (test point) yang diperlukan on / off (hidup / mati)
pada panel modul perangkat percobaan SCR terdiri dari 1 (satu) konsul ED 2060m
dan 9 modul yaitu :
1. Karakteristik SCR (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C).
2. Penyearah dan pengaturan fasa (Rectifier and Phase Control : Modul U –
5060B).
3. Trigger dan Kontrol (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C).
4. Trigger dan Kontrol 2 (Trigger and Control 2 : Modul U – 5060D).
5. Sirkit Kontrol Cahaya (Photo Controlled Circuit : Modul U – 5060E).
6. Pengisi Baterai Otomatis (Battery Auto Charger : Modul U – 5060F).
7. Inverter DC – AC (DC to AC Converter : Modul U - 50600).
8. Pengaturan Kecepatan Motor (Motor Speed Control : Modul U – 5060H).
9. Sirkit Pengaturan DC (DC Regulator Circuit : Modul U – 5060B).
2. Petunjuk Umum Untuk Perangkat Percobaan.Praktikum Elektronika Daya ini dibagi menjadi 3 tingkat (bagian) dan semuanya
terdiri daru 12 (dua belas) percobaan. Petunjuk Umum untuk percobaan ini sebagai
berikut :
1. Tentukan sumber tegangan bolak-balik (AC Supply) sebesar 110 Volt, hati-
hati tegangan selain ini menyebabkan electric shock.
2. Percobaan perangkat ED5060 menggunakan 220V AC, 50 ~ 60Hz fasa satu.
Namun setiap modul menggunakan 110V saja dan daya AC setiap modul
disuplay dan 100V konsul ED5060M.
3. Baca manual (petunjuk) dengan teliti sebelum percobaan dilakukan.
4. Persiapkan peralatan yang diperlukan dan atur setiap input (masukan) sesuai
Range (julat).
5. Sirkit beban dan modul adalah beban resistor internal. Tetapi beban eksternal
dapat dihubungkan sebagai tambahan dengan cara parallel dan nilai beban
eksternal sesuai dengan subjek percobaan. Beban tahanan internal 100V
AC : 10kΩ : tegangan rendah internal 1Ω.
6. Panel perangkat percobaan SCR peka terhadap panas, jangan dipasang
pada tempat yang mempunyai panas tinggi dan hati kontak dengan alat
solder.
7. Untuk percobaan yang baik, modul dipasang pada konsul (main frame) a.1
DC Motor dengan (tacho generator), lampu 10W resistor 200Ω, 300Ω, 400Ω
masing-masing 50W.
8. DC V-meter julat skala 50V, 150V.
AC DC V-meter julat skala 50V, 150V.
3. Karakteristik Dasar Thyristor. 3.1 Pendahuluan
Thyristor termasuk jenis semi konduktor terdiri dari lengkapan yang sangat
berguna. Jenis yang banyak dipakai yaitu : Silicon Controlled Rectifier (SCR), TRIAC
dan DIAC. Banyak penggunaan peralatan dengan komponen ini adalah untuk fungsi
lingkungan kecepatan dan keadalan spesifik yang tidak dapat dipenuhi oleh
lengkapan elektromekanik, karena penggunaannya untuk menggantikan lengkapan
elektromekanik bermacam-macam maka banyak karakteristik, terus dan parameter
perlu dipahami. Tujuaannya agar SCR, TRIAC dan DIAC dan digunakan dengan
baik sesuai dengan karakteristik Thyristor.
3.2 Dasar Penggunaan Thyristor
Pengoperasian PNPN dapat digantikan seperti 2 transistor seperti gambar 2
dibawah ini :
Hubungan 2 transistor aksi saling menghidupkan (regenerative) ketika sinyal
gate terjadi pada base transistor NPN, arus bocor normal sangat kecil sehingga hFE
dari umpan balik (feed back) kedua transistor lebih kecil dan pada hanya satu aja.
Keadaan ini seperti rangkaian dalam keadaan terbuka (OFF). Pulsa positif sesaat
pada gate akan membias transistor NPN dan juga menyebabkan transistor PNP
dalam keadaan bias , nilai hFE sementara akan menjadi lebih besar dari 1 (satu)
sehingga pasangan transistor menjadi jenuh. Arus melalui transistor cukup untuk
menahan hFE gabungan > 1 rangkaian tetap seperti semula dalam keadaan hidup
(ON) sampai keadaan mati (OFF) dengan mengurangi arus (IT) anoda ke katoda
dimana hFE gabungan < 1 sehingga regeneral terhenti. Arus anoda threshoid adalah
arus holding dan SCR.
3.3 Dasar Pengoperasian TRIAC Kontruksi TRIAC dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini fungsi utama TRIAC
mengatur daya bolak-balik pada rangkaian arus bolak-balik (AC).
Cara bekerja TRIAC dapat disamakan dengan 2 SCR yang dihubungkan
pararel secara berlawanan arah seperti pada gambar-3. Walaupun ada 2 gate
terpisah untuk SCR namun TRIAC menggunakan 1 gate dan dapat di tringger dari
salah satu gate. Dalam hal ini TRIAC dioperasikan dari 2 arah dan hakekatnya
adalah sama dalam arah forward atau blocking.
3.4 Dasar Pengoperasian DIAC.Kontruksi DIAC sama seperti “open base” transistor NPN di bawah ini :
Transistor 2 arah diatas memperlihatkan status blocking high impedans
sampai titik tegangan break over VBO mana masuk daerah resistans negative
karakteristik dasar DIAC seperti ini menghasilkan pulsa osilasi 2 arah dalam
rangkaian AC resistor-kapasitor, sehingga DIAC adalah 2 arah yang dipakai baik
secara ekonomi untuk pengaturan penyelaan (firing) TRIAC pada rangkaian control
fasa seperti lampu kedip (dimmer), kecepatan motor dll. Gambar-5 adalah rangkaian
AC sederhana menggunakan DIAC dan TRIAC dalam penggunaannya untuk
pengaturan fasa.
3.5 Metode Menghidupkan Thyristor.Ada 3 cara umum menghidupkan SCR agar hidup (on-state) sebagai berikut :
1. Penggunaan Sinyal Gate : Harus melebihi syarat IGT Thyristor yang dipakai
untuk SCR arah tunggal (unilateral device) sinyal ini harus positif ke masing-
masing polaritas katoda. Untuk 2 arah (bilateral device) TRIAC dapat
dihidupkan dengan sinyal gate pada salah satu polaritas meskipun
perbedaan polaritas mempunyai perbedaan persyaratan dari IGT dan VGT.
Karena DIAC tidak mempunyai gate metoda menghidupkan TRIAC.
2. Menghidupkan Dengan (Dv/dt) STATIC : Metoda ini berdasarkan dan
cepatnya kenaikan tegangan yang digunakan pada terminal anoda dan
katoda dan SCR atau terminal utama TRIAC. Secara alamiah kontruksi
thyristor menempatkan kapasitor junction kecil berada pada masing-masing
junction PN. Gambar-6 memperlihatkan bagaimana sejenis kapasitor internal
melekat pada gate thyristor tersebut ketika tekanan tegangan tiba-tiba terjadi
pada junction PN, maka arus pengisian akan mengalir dengan persamaan I =
C. (dV/dt). Ketika C. (dV/dt) bertambah besar atau sama dengan arus IGT dari
thyristor maka thyristor hidup. Dalam keadaan normal menghidupkan dengan
cara ini tidak merusak karena arus surja yang terbatas, umumnya
penggunaan rangkaian thyristor dirancang dV/dt static jala-jala pendek untuk
mengantisipasi kecepatan kenaikan tegangan.
3. Menghidupkan Dengan Tegangan Break Over : Metoda ini dipakai untuk
menyalakan DIAC. Walaupun dengan tegangan break-over dibolehkan untuk
SCR dan TRIAC namun metoda penyalaan ini tidak disarankan SCR dan
TRIAC arus naik ke suatu harga arus gate dalam titik kecil terlokalisasi yang
masih diijinkan sesuai syarat penyalaan melalui gate dalam titik kecil
terlokalisasi yang masih diijinkan sesuai syarat penyalaan melalui gate
thyristor. Jika terjadi penyalaan dengan cara ini maka ada pemanasan di
daerah kecil dan dapat membuat lengkapan silicon leleh atau rusak jika di /dt
akan kenaikan arus tidak dibatasi DIAC digunakan khusus untuk rangkaian
pengontrolan fasa, pada dasarnya memproteksi arus excessive (akibat)
break over selama penyalaan kapasitor tidak besar. Pada waktu DIAC
difungsikan sebagai zener, perlu pembataan arus.
4. Terminologi umum
4.1 istilah-istilah (Terminologi) ON STATE
Suatu keadaan thyristor mempunyai nilai resitans rendah, sebagai tegangan
rendah dan karakteristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan arus
rendah dan karateristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan arus (V/I)
dalam kwadran pensaklaran (switching quadrant).
ON STATE
Suatu keadaan thyristor mempunyai nilai resistant tinggi, bagian tegangan
rendah dan karakteristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan
arus (V/I) berada antara titik asal (nol) dan titik break-over dalam kwadran
pensaklaran.
BREAK-OVER POINT
Beberapa titik pada karakteristik dasar hubungan tegangan-arus dimana
perbedaan resistans adalah nol dan tegangan dasar mencapai harga maksimum.
PRINCIPAL CURRENT (ARUS DASAR)
Besaran generic arus melalui kolektor junction.
Catatan : Arus melalui terminal-utama 1 dan terminal-utama 2 dan TRIAC atau arus
melalui anoda dan katoda SCR.
PRINCIPAL VOLTAGE (TEGANGAN DASAR)
Tegangan Antara Terminal
Catatan :
1) Dalam hal thyristor reverse blocking tegangan utama lebih besar dan
potensial katoda, dan disebut negative potensial katoda.
2) Dalam hal thyristor 2 arah, tegangan utama disebut positif ketika potensial
ketika anoda lebih besar dari potensial katoda, dan disebut negative ketika
potensial terminal 1.
4.2 Istilah Spesifik BREAK-OVER VOLTAGE (TEGANGAN BREAK-OVER, VBO)
Tegangan dasar pada titik break over
REPETITIVE PEAK OFF-STATE VOLTAGE (VDRM)
Nilai saat ini maksimum dan tegangan off-state yang terjadi pada thyristor,
transient voltage tetapi tidak termasuk seluruh non repetitive transient voltage .
REPETITIVE PEAK REVERSE VOLTAGE OFF ON SCR (VRRM)
Nilai sesaat maksimum dari tegangan reverse yang terjadi pada thyristor,
transient voltage tetapi tidak termasuk seluruh non repetitive transient voltage.
ON STATE VOLTAGE (TEGANGAN HIDUP, VT)
Tegangan dasar ketika thyristor dalam status / keadaan hidup (on state).
GATE TRIGGER VOLTAGE (TEGANGAN PENYALAAN GATE, VGT).
Tegangan gate yang diperlukan untuk menghasilkan arus trigger gate.
BREAK-OVER CURRENT (ARUS BREAK-OVER, IBO).
Arus dasar ketika titik break over.
REPETITIVE PEAK OFF STATE CURRENT (IDRM).
Nilai sesaat maksimum dan “arus off state” disebabkan penggunaan “repetitive peak
off-state voltage”.
REPETITIVE PEAK REVERSE CURRENT OFF AN SCR (IRRM).
Nilai sesaat maksimum dari “arus reverse” yang disebabkan penggunaan “repetitive
peak reverse voltage”.
ON STATE CURRENT (IT).
Arus dasar ketika thyristor dalam keadaan hidup (on state).
SURGE (NON REPETITIVE) ON-STATE CURRENT (IySM)
Arus keadaan hidup dalam selang waktu singkat dan bentuk gelombang khusus.
LATCHING CURRENT (ARUS MENGUNCI, IL).
Arus dasar minimum diperlukan untuk memelihara thyristor dalam keadaan segera
hidup (on-state immediately) setelah terjadi pensklaran (switching) dari mati ke hidup
dan sinyal kenyalaan (triggering signal) telah terlepas.
HOLDING CURRENT (ARUS HIDUP IH)
Arus dasar minimum diperlukan untuk memelihara thyristor dalam keadaan tetap
hidup.
GATE TRIGGER CURRENT (IGT)
Arus dasar minimum diperlukan untuk mensaklar thyristor dan keadaan mati ke
hidup.
PEAK GATE POWER DISSIPATION (PGAV)
Nilai daya gate rata-rata selama waktu perioda penuh yang dipakai antar gate dan
terminal utama-1 (katoda) untuk waktu tertentu.
AVARAGE GATE POWER DISSIPATION (GAV)
Nilai daya gate rata-rata selama satu perioda penuh yang dipakai antar gate dan
terminal utama-1 (katoda) untuk waktu tertentu.
CRITICAL RATE OFF RISE OFF OFF-STATE VOLTAGE (CRITICAL OR STATIC,
dv/dt).
Nilai minimum rata-rata kenaikan tegangan utama yang akan menyebabkan
pensaklaran dan keadaan mati ke keadaan hidup.
CRITICAL RATE OFF RISE OFF ON-STATE CURRENT (di/dt).
Nilai minimum rata-rata kenaikan arus keadaan hidup dimana thyristor dapat tahan
efek merusak.
CRITICAL RATE OFF RISE OFF COMMUTATION VOLTAGE OFF TRIAC
(COMMUTATING dv/dt).
Nilai minimum rata-rata kenaikan tegangan utama yang akan menyebabkan
pensaklaran dan keadaan mati ke keadaan hidup secara tiba-tiba mengikuti
Konduksi arus keadaan hidup dalam quadran berlawanan.
THERMAL RESISTANCE, JUNCTION TO AMBIENT (VθJA)
Perbedaan temperature antara junction thyristor dan ambient dibagi daya pakai
akibat perbedaan temperatur dalam kondisi keseimbangan ternal.
Catatan : Ambient didefenisikan sebagai titik temperatur tidak berubah sebagai
akibat pemakaian daya.
THERMAL RESISTANCE, JUNCTION TO CASE (RθJC)
Perbedaan temperatur antara junction thyristor dan penutup thyristor (case) dibagi
daya pakai akibat perbedaan temperatur dalam kondisi keseimbangan ternal.
5. Gating, Latching dan Holding Off SCR dan TRIAC
5.1 PendahuluanPenyalaan (gating), penguncian (latching) dan holding arus thyristor adalah
beberapa dari parameter penting. Parameter-parameter ini dan sehubungan
dengannya ditentukan apabila SCR dan TRIAC akan berfungsi dengan baik dalam
bermacam-macam penggunaan rangkaian. Tujuan dari pemakaian catatan ini
memperlihatkan pemakai SCR dan TRIAC bagaimana parameter ini berhubungan
satu dengan yang lainnya, sehingga cara operasinya dapat dipilih terbaik.
5.2 Penyalaan SCR dan TRIAC Ada 3 cara menswitch thyristor keadaan status hidup :