TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA 1 TUGAS AKHIR. Oleh : MUHAMMAD JURDAN ARDIANSYAH

Transkripsi

1 TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA 1 TUGAS AKHIR Oleh : MUHAMMAD JURDAN ARDIANSYAH PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BATAM 2014

2 TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA 1 TUGAS AKHIR Oleh : MUHAMMAD JURDAN ARDIANSYAH Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Batam PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI BATAM 2014

3 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Tugas Akhir disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Di Politeknik Negeri Batam Oleh : Muhammad Jurdan Ardiansyah Disetujui oleh : Tanggal Sidang : 16 Januari 2014 Dosen Penguji : Dosen Pembimbing : 1. Didi Istardi, M.Sc 1. M.Syafei Gozali, MT NIK: NIK: Riska Analia, S.ST NIK: ii

4 POWER ELECTRONICS TRAINER KIT 1 Student Name : Muhammad JurdanArdiansyah NIM : Supervisor M.SyafeiGozali, MT : jordanardiansyah@yahoo.co.id ABSTRACT This application is designed to simplify the process of practicum course on power electronics courses. In the manufacture of lab equipment is intended to complement the previous practice equipment, laboratory equipment used for damage that may impede the course of the practicum on the subject of power electronics. At the lab equipment using components such as step-down transformer 220/12 VAC which aims to lower the voltage, the diode 1N4002 rectifier diode is intended as a rectified AC voltage from a DC voltage and then using a load of 10 KΩ resistor and capacitor 10 uf and use SCR (Silicon Controlled Rectifier) BT151. The tool used its own way of working which is the first phase of the input voltage of 220 VAC voltage is then lowered to 12 VAC by using a transformer so that when the voltage is lowered to 12 VAC is moving towards the voltage diodes 1N4002 or BT151 SCR voltage is then that the first AC voltage into DC voltage DC voltage is then simulated by using load resistors and capacitors and voltage of the circuit output visible waveform on the oscilloscope and analyzed the data with the following command module lab experiments. Keywords: 220/12VAC step-down transformer, 1N4002 diode, SCR (Silicon Cont rolled Rectifier) BT151, 10 KΩ resistor, and capacitor 10uF. iv

5 TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA 1 NamaMahasiswa : Muhammad JurdanArdiansyah NIM : Pembimbing: M.SyafeiGozali, MT jordanardiansyah@yahoo.co.id ABSTRAK Aplikasiinidibuatuntukmemudahkanjalannya proses praktikumpadamatakuliahelektronikadaya. Padapembuatanperalatanpraktikuminibertujuanuntukmelengkapiperalatanpraktek yang adapadasebelumnya, alat yang digunakanbuatpraktikummengalamikerusakansehinggadapatmenghambatjalannya proses praktikumpadamatakuliahelektronikadayatersebut. PadaperalatanpraktikuminimenggunakankomponenberupaTransformator step-down 220/12 VAC yang bertujuanuntukmenurunkantegangan, dioda 1N4002 padadiodainibertujuansebagaipenyearahtegangandari AC disearahkanmenjaditegangan DC kemudianmenggunakanbebanberupa resistor sebesar 10 KΩdankapasitor 10uFdanmenggunakan SCR ( Silicon Controlled Rectifier) BT151. Alat yang digunakantersebutmemilikicarakerjanyayaitupadatahappertamainputantegangansebesar 220 VACkemudiantegangantersebutditurunkanmenjadi 12 VAC denganmenggunakantransformatorsehinggaapabilategangansudahditurunkanmenjadi 12 VACmakategangantersebutmenujukearahdioda 1N4002 atau SCR BT151 yang kemudiantegangannya yang padaawalnyategangan AC menjaditegangan DC kemudiantegangan DC tersebutdisimulasikandenganmenggunakanbeban resistor maupunkapasitordanteganganoutputandarirangkaiantersebutdapatdilihatbentukgelombangn yapadaosiloskopdandianalisadatanyadenganmengikutiperintahpadamodulpercobaanpraktik um. Kata Kunci :Transformator step-down 220/12VAC, diode 1n4002, SCR(Silicon Controlled Rectifier)BT151,Resistor 10 KΩ, dankapasitor 10uF. iii

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kesempatan, kesehatan, kemampuan, kelapangan hati, pikiran, serta rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir serta penulisan buku tugas akhir dengan judul Trainer Kit Elektronika Daya 1 dengan baik dan lancar. Tugas akhir ini penulis susun sebagai syarat kelulusan program Diploma III Politeknik Negeri Batam. Selama pengerjaan baik proyek akhir II maupun tugas akhir ini, penulis menyadari banyak kekurangan dan hasilnya masih belum sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik dari berbagai pihak kami harapkan dapat membantu untuk pengembangan sistem yang lebih baik lagi. penulis juga menyampaikan terima kasih kepada nama-nama berikut yang telah banyak membantu baik secara moril, bantuan tenaga, ilmu serta berbagi semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 1. Kedua orang tua penulis yang tak lepas mendoakan, merestui, membantu secara moril dan materil, memberikan berbagai pelajaran yang tak kami dapatkan di kampus, serta penyemangat terbaik yang karena jasa merekalah kami bertekad keras untuk bisa wisuda tepat waktu dengan hasil terbaik yang kami mampu. 2. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto selaku Direktur Politeknik Negeri Batam. 3. Bapak M.Syafei Gozali, MT selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika yang selalu memberikan motivasi dan dorongan agar kami selalu semangat. 4. Bapak Didi Istardi, M.Sc sebagai dosen wali kami yang telah menjadi orang tua kami selama kami menjalani pendidikan. 5. Bapak M.Syafei Gozali, MT sebagai dosen pembimbing atas segala bantuan dan kesabaran dalam memberikan bimbingan, arahan, dan masukan-masukan bagi kami disetiap kesempatan dan telah menjadi orang tua kami selama mengerjakan tugas akhir ini. 6. Semua dosen dan instruktur Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu selama kami belajar di Politeknik Negeri Batam serta fasilitas, saran, kritikan yang membantu pengerjaan tugas ini dan Bu Fanny selaku pengurus TPS yang memperlancar administrasi pengurusan proyek kami. 7. Teman-teman seperjuangan seangkatan 2010 semangat untuk dapat meraih kelulusan 100% dari jumlah mahasiswa yang tersisa kini. 8. Seluruh pihak lain yang pernah membantu namun tidak tersebutkan di atas. v

7 Adalah suatu berkah yang tiada kiranya karena akhirnya perjalanan di kampus Politeknik Negeri Batam membuahkan hasil yang memuaskan. Semoga keberhasilan kami juga dapat diraih oleh teman-teman angkatan 2011 dan seterusnya. Batam, 29 Januari 2014 Penulis vi

8 DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR..... i LEMBARAN PENGESAHAAN... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT iv KATA PENGANTAR.... v DAFTAR ISI. vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Rumusan Masalah Batasan Masalahan Metodelogi Sistematika Penulisan... 3 BAB II KONVERTER AC KE DC 2.1 Penyearah Tidak Terkendali Setengah Gelombang Penyearah Setengah Gelombang dengan Kapasitor Penyearah Tidak Terkendali Gelombang Penuh Penyearah Dengan Beban Filter C Penyearah Terkendali (SCR).. 12 BAB III PERANCANGAN TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA Perancangan Sistem Perancangan Mekanik vii

9 3.3 Perancangan Rangkaian Perancangan Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Perancangan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh...19 dengan CT (center-tap) Perancangan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh...20 dengan Sistem Jembatan Perancangan Rangkaian Trigger SCR BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA Pengujian Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Center-Tap Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Jembatan Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Terkendali SCR Analisa Data Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang...31 dengan beban RC Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Center-Tap Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan beban RC Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Jembatan Rangkaian Penyearah Terkendali BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran...39 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DATASHEET RIWAYAT HIDUP PENULIS viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang (half wave) Gelombang luaran setengah gelombang Rangkaian setengah gelombang dengan beban RC Bentuk gelombang luaran setengah gelombang dengan beban RC Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan Rangkaian penyearah gelombang penuh Bentuk gelombang luaran penyearah gelombang penuh Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC Gelombang luaran penyearah gelombang penuh dengan beban RC (a). Diagram fisik (physical diagram), (b). Skematik (equivalent schematic), (c). Simbol (schematic symbol) 2.11 Rangkaian penyearah terkendali setengah gelombang Bentuk gelombang penyearah terkendali setengah gelombang Cara kerja rangkaian penyearah Perancangan mekanik Rangkaian penyearah setengah gelombang Rangkaian penyerah setengah gelombang dengan beban RC Rangkaian penyearah gelombang penuh Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan Rangkaian trigger SCR Rangkaian penyearah setengah gelombang (a). Bentuk tegangan masukan, (b). Bentuk tegangan luaran (a). Bentuk tegangan masukan, (b). Bentuk tegangan luaran Rangkaian penyearah gelombang penuh (a). Bentuk tegangan masukan, (b). Bentuk tegangan luaran (a). Bentuk tegangan masukan, (b). Bentuk tegangan luaran Rangkaian penyearah jembatan 26 ix

11 4.8 (a). Bentuk tegangan masukan, (b). Bentuk tegangan luaran Rangkaian SCR (Silicon Controlled Rectifier) Sudut penyalaan Sudut penyalaan Sudut penyalaan Sudut penyalaan Sudut penyalaan x

12 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 3.1 Daftar dan jumlah komponen rangkaian penyearah Hasil percobaaan beban R Hasil percobaan beban RC Hasil percobaan beban R Hasil percobaan beban RC Hasil percobaan beban R Data hasil pengukuran SCR Perbandingan hasil perhitungan dengan pengukuran. 37 xi

13 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan peralatan penunjang praktikum yang memadai di Politeknik Negeri Batam semakin tinggi, salah satunya diakibatkan oleh jumlah mahasiswa yang terus meningkat setiap tahunnya sementara peralatan praktikum yang ada terbatas. Khususnya pada mata kuliah elektronika daya, dimana jumlah peralatan praktikum tidak memadai dibandingkan dengan jumlah mahasiswa. Elektronika daya merupakan cabang ilmu teknik elektro yang membahas tentang konversi energi listrik. Konversi energi listrik terbagi menjadi konversi listrik AC menjadi DC, konversi listrik DC menjadi DC, konversi listrik DC menjadi AC, dan konversi listrik AC menjadi AC. Untuk menunjang teori elektronika daya, maka pada Tugas Akhir ini membuat kit praktikum elektronika daya untuk konversi energi listrik AC menjadi DC. Konversi AC- DC adalah penyearah ( rectifier). Penyearah terbagi menjadi dua jenis yaitu penyearah tidak terkendali (uncontrolled rectifier) dan penyearah terkendali (controlled rectifier). Jika dilihat dari bentuk gelombangnya penyearah terbagi menjadi dua macam yaitu penyearah setengah gelombang (half wave rectifier) dan penyearah gelombang penuh (full wave rectifier). Sedangkan apabila dilihat dari komponennya penyearah tidak terkendali menggunakan dioda dan penyearah terkendali menggunakan SCR ( Silicon Controlled Rectifier). 1

14 1.2 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari tugas akhir ini adalah pembuatan alat praktikum rectifier untuk mata kuliah elektronika daya. Manfaat dari pembuatan alat ini adalah pengamatan tentang penyearah terkendali dan penyearah tidak terkendali dapat dilakukan secara langsung. 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan penjelasan yang diuraikan pada latarbelakang, permasalahan pada proyek akhir ini dapat dinyatakan sebagai berikut: 1. Bagaimana mengetahui konsep penyearah setengah gelombang? 2. Bagaimana mengetahui konsep penyearah gelombang penuh? 3. Bagaimana mengetahui konsep penyearah terkendali? 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah yang diperoleh adalah peralatan praktikum ini hanya menggunakan rectifier dioda dan juga SCR yang hanya bisa dibatasi pada beban berupa resistor dan kapasitor saja. Pada peralatan praktikum juga tidak membahas beban induktor. 1.5 Metodologi Metodologi yang digunakan adalah: 1. Studi Literatur Studi literatur berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku teks pendukung. Pada studi literatur mengkaji dan mempelajari tentang dasar teori, konsep penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh beserta karakteristik SCR. 2. Pembuatan Alat Berupa pembuatan alat proyek akhir yang pada prosesnya alat dapat dirancang dan kemudian dibuat sesuai dengan rancangan yang telah dibuat. 3. Pengujian Alat Pengujian alat pada trainer kit elektronika daya 1 adalah alat yang telah selesai dibuat kemudian dapat diuji apakah alat tersebut dapat berjalan dengan baik. 2

15 4. Analisa Berupa menganalisa alat, pada tahapan terakhir alat yang telah diuji kemudian dapat dianalisa. 5. Penulisan laporan tugas akhir. 1.6 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi yang terkandung dalam laporan tugas akhir. Penulisan laporan tugas akhir ini dibagi kedalam beberapa bagian bab pokok pembahasan yaitu : BAB I. Pendahuluan Pada Bab I berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan, sistematika penulisan. BAB II. Landasan Teori Pada Bab II berisikan mengenai penjelasan tentang teori-teori yang digunakan penulis untuk mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir. BAB III. Perancangan Sistem Pada Bab III menjelaskan tentang menggambarkan desain mekanik secara lengkap. BAB IV. Pengujian dan Analisa Data Sistem Pada Bab IV menjelaskan tentang cara pengujian dan menganalisa sistem data tersebut. BAB V. Penutup Pada Bab V berisi tentang pernyataan singkat dari hasil pengujian dan analisa yang dilakukan penulis, meliputi kesimpulan yang ditarik penulis serta saran-saran yang dapat membantu dalam pengembangan lebih lanjut. 3

16 BAB II KONVERTER AC KE DC Dioda semikonduktor banyak ditemukan dalam berbagai aplikasi bidang rekayasa elektronika dan elektrik. Dioda secara luas juga diaplikasikan pada rangkaian elektronika daya (power electronics) untuk mengkonversi daya elektrik. Elektronika daya mengubah tenaga listrik dari satu bentuk kebentuk lainnya dengan menggunakan perangkat elektronik. Rangkaian elektronika daya berfungsi dengan menggunakan perangkat semikonduktor sebagai saklar, sehingga dapat mengendalikan tegangan atau arus. Aplikasi elektronika daya tersebut berkisar dari peralatan konversi daya tinggi seperti sebagai transmisi listrik DC ke peralatan sehari-hari, pasokan listrik untuk komputer, dan pengisi baterai ponsel. Aplikasi yang umum dari elektronika daya ini meliputi: konversi listrik AC menjadi DC, konversi listrik AC menjadi AC, konversi listrik DC menjadi DC, konversi listrik DC menjadi AC. Pada penilitian menggunakan konversi listrik AC-DC secara umum dikenal dengan nama penyearah ( rectifiers), dengan komponen utama adalah dioda. Penyearah terbagi atas penyearah tidak terkendali (uncontrolled rectifier) dan penyearah terkendali (controlled rectifier). Untuk setiap penyearah terbagi menjadi setengah gelombang (Half Wave) dan gelombang penuh (Full Wave) [4]. 2.1 PENYEARAH TIDAK TERKENDALI SETENGAH GELOMBANG Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar 2.1 [2]. Gambar 2.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang (half wave) Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang adalah pada saat setengah gelombang pertama siklus positif melewati dioda yang bernilai positif menyebabkan dioda dalam keadaan forward bias sehingga arus dari setengah gelombang 4

17 pertama bisa melewati dioda. Pada setengah gelombang kedua siklus negatif yang bernilai negatif menyebabkan dioda dalam keadaan reverse bias sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai negatif tidak bisa melewati dioda. Keadaan tersebut terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini [2]. Gambar 2.2 Gelombang luaran setengah gelombang Dengan mengabaikan penurunan tegangan pada dioda, nilai dc atau nilai rata-rata dari sinyal setengah gelombang pada gambar 2.2 adalah [1] 1 Vm Vo Vage Vmsin(wt) d(wt) 2...(2.1) 0 Keterangan : Vo = Tegangan luaran (V) Vage = Tegangan rata-rata (V) Vm = Tegangan maksimum (V) Arus untuk komponen dc untuk beban resistif adalah Vo Vm Io R R (2.2) 5

18 Keterangan : Io = Arus luaran ( A) Vo = Tegangan luaran (V) Vm = Tegangan maksimum (V) R = Tahanan pada beban (Ω) Sedangkan tegangan dan arus efektif output : 1 sin()() 2 Vm Vrms Vm wt d wt 2 (2.3) 2 0 Vm Irms 2R... (2.4) Keterangan : Vrms = Tegangan efektif(v) Vm =Tegangan maksimum (V) Irms = Arus efektif (A) R = Tahanan pada beban (Ω) 2.2 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG DENGAN KAPASITOR Dengan menambahkan kapasitor paralel dengan beban R pada rangkaian penyearah setengah gelombang, maka riak tegangan akan sangat ditekan. Sebagaimana kita ketahui, kapasitor dapat menyimpan energi. Pada saat tegangan sumber naik, kapasitor akan terisi sampai mencapai tegangan maksimum. Pada saat tegangan sumber menurun, kapasitor akan melepaskan energi yang disimpannya melalui beban (karena pada saat ini dioda tidak terkonduksi). Dengan demikian beban akan tetap memperoleh aliran energi walaupun dioda tidak konduksi. Selanjutnya bila dioda konduksi lagi, kapasitor akan terisi dan energi yang tersimpan ini akan dilepaskan lagi pada waktu dioda tidak terkonduksi; dan demikian seterusnya. Filter semacam ini tentu saja dapat pula digunakan pada penyearah gelombang penuh. Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan beban kapasitor diparalel dengan beban R pada gambar berikut [2] : 6

19 Gambar 2.3 Rangkaian setengah gelombang dengan beban RC Gambar 2.4 Bentuk gelombang luaran setengah gelombang dengan beban RC Ripple tegangan dihitung dengan persamaan : [1] Vo Vm 2 Vm... (2.5) RC frc Keterangan: Vo Vm f R C = Tegangan ripple (V) = Tegangan maksimum(v) = Frekuensi (Hz) = Tahanan pada beban (Ω) = Capacitor (µf) Tegangan output : Vdc Vm Vo. (2.6) 2 Keterangan: Vdc = Tegangan luaran (V) Vm = Tegangan maksimum (V) Vo = Tegangan ripple (V) 7

20 2.3 PENYEARAH TIDAK TERKENDALI GELOMBANG PENUH Ada beberapa jenis rangkaian penyearah gelombang penuh dimana rangkaian dapat menyearahkan satu gelombang penuh (puncak dan lembah). Dua rangkaian penyearah gelombang penuh yaitu, penyearah gelombang penuh sistem jembatan dan penyearah gelombang penuh centre tap. 1. Penyearah Gelombang Penuh Jembatan (Bridge) Rangkaian penyearah sistem jembatan ( bridge rectifier) adalah rangkaian penyearah gelombang penuh yang menggunakan empat buah dioda, dan dihubungkan seperti jembatan ( bridge). Trafo yang digunakan pada penyearah sistem jembatan, bukan trafo yang memiliki CT (center tap) tetapi menggunakan trafo konvensional tanpa CT. Rangkaian dasarnya adalah seperti pada gambar penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan sebagai berikut. Gambar 2.5 Rangkaian penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 2.5. Pada saat rangkaian jembatan mendapatkan bagian positif dari siklus sinyal AC, maka D1 dan D3 hidup (ON) karena mendapat bias maju, D2 dan D4 mati (OFF) karena mendapat bias mundur. Sehingga arus mengalir melalui D1, RL, dan D3. Sedangkan apabila sistem jembatan memperoleh bagian siklus negatif, maka D2 dan D4 ON karena mendapat bias maju, D1 dan D3 OFF karena mendapat bias mundur. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat keluaran penyearah gelombang penuh pada gambar 2.7 dibawah ini[3]. 8

21 1. Penyearah gelombang dengan 2 dioda Penyearah dengan menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda dapat dilihat pada gambar berikut: Gambar 2.6 Rangkaian penyearah gelombang penuh Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar 2.6 dapat memberikan keluaran tegangan AC pada kedua terminal keluaran sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180. Pada saat terminal keluaran transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal keluaran pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi tersebut D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemudian pada saat terminal keluaran transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal keluaran pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.7 keluaran penyearah gelombang penuh berikut[3]. 9

22 Gambar 2.7 Bentuk Gelombang luaran penyearah gelombang penuh Besarnya tegangan output rata-rata (Vage) dan efektif (Vrms) sebagai berikut [1] : 1 2Vm Vo Vage Vmsin()() wt d wt... (2.7) 0 Arus untuk komponen dc untuk beban resistif adalah Vo 2Vm Io R R (2.8) Keterangan : Io = arus keluaran DC pada beban (A) Vo = Tegangan luaran (V) Vm = Tegangan maksimum (V) R = Tahanan pada beban (Ω) Sedangkan tegangan dan arus efektif luaran: 1 2 Vm Vrms Vm sin wt dwt... (2.9) 2 0 Vrms Irms (2.10) R 10

23 Keterangan: Vrms = Tegangan efektif (V) Vm Irms R = Tegangan maksimum (V) = Arus efektif (A) = Tahanan pada beban (Ω) 2.4 PENYERAH DENGAN BEBAN FILTER C Kapasitor ( filter) berfungsi untuk meratakan tegangan output. Saat dioda 1 ON, kapasitor charging. Saat tegangan menuju minimum, kapasitor menjadi discharging dan mencatu beban. Begitu seterusnya, sehingga tegangan output tidak pernah menjadi nol. Dibawah ini merupakan gambar rangkaian penyearah dengan beban RC [2]. Gambar 2.8 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC Gambar 2.9 Gelombang luaran penyearah gelombang penuh dengan beban RC 11

24 Ripple tegangan dihitung dengan persamaan [1] : Vm Vm Vo... (2.11) RC 2 frc Keterangan: Vo Vm f R C Tegangan output : = Tegangan ripple (volt) = Tegangan maksimum(volt) = Frekuensi (Hz) = Tahanan pada beban (Ω) = Capacitor (µf) Vo Vm Vdc Vm Vm.. (2.12) 2 4 frc Keterangan: Vdc = Tegangan luaran ( volt) Vm f R C = Tegangan maksimum (volt) = Frekuensi (Hz) = Tahanan pada beban (Ω) = Capacitor (µf) 2.5 Penyearah terkendali SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. SCR adalah dioda yang mempunyai fungsi sebagai penyearah dan pengendali. SCR merupakan thyristor yang paling sering digunakan. SCR dapat melakukan penyaklaran untuk arus yang besar, dirancang agar dapat mengendalikan daya arus bolak-balik (AC) hingga 10 MW dengan rating arus sebesar 2000 A pada tegangan 1800 V. Adapun daerah frekuensi kerja SCR dapat mencapai sekitar 50 KHz. SCR dibuat dari bahan semikonduktor jenis silicon dengan pertimbangan kemampuan terhadap temperature dan daya yang tinggi. Tahanan dalam dinamis suatu SCR adalah sekitar 0,01 sampai 0,1 ohm sedangkan tahanan reverse sekitar ohm atau mungkin lebih. Struktur P-N-P-N sederhana seperti pada SCR dapat dipandang sebagai dua transistor N-P-N dan P-N-P yang dihubungkan membentuk pasangan feedback regeneratif seperti pada gambar 2.10 di bawah ini. 12

25 Gambar 2.10 (a) Diagram fisik (physical diagram), (b) Skematik (equivalent schematic), (c) Simbol (schematic symbol) Gambar 2.11 berikut ini menunjukkan rangkaian daya dari suatu penyearah 1 fasa setengah gelombang dengan beban resistor (R). Untuk setengah siklus positif dari tegangan sumber thyristor T mengalami tegangan arah maju yang menyebabkan thyristor konduksi (on state), dan akan aktif mulai dari t = dan menyebabkan mengalirnya arus pada beban, sekaligus menyebabkan tegangan pada sisi beban R. Bila tegangan masukan berubah arah ke negatif pada t =, thyristor mengalami tegangan arah balik dan menyebabkan thyristor berubah dari keadaan on ke keadaan off (off state). Sudut perlambatan penyalaan, didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh tegangan masukan berubah menjadi negatif dimana pada saat tersebut thyristor dinyalakan[5]. R (Beban) Gambar 2.11 Rangkaian Penyearah Terkendali Setengah Gelombang 13

26 t α π 2π 3π Gambar 2.12 Bentuk Gelombang Penyearah Terkendali Setengah Gelombang Tegangan rata-rata keluaran Vdc ditentukan dengan persamaan 2.13 sebagai berikut [1]: 1 Vm Vdc Vmsin()() t d t 1 cos 2 2 Keterangan : Vdc = Tegangan luaran (Volt) Vm = Tegangan maksimum (Volt) = sudut penyalaan (radian) Tegangan efektif (Vrms) : 1 2 Vrms Vm sin t d t 2 Vm sin 2 Vrms Keterangan : Vrms = Tegangan efektif (V).(2.13) Vm = Tegangan maksimum (V) = sudut penyalaan (radian) 14

27 BAB III PERANCANGAN TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA Perancangan sistem Rangkaian penyearah dioda: 1).Penyearah setengah gelombang, 2).Penyearah gelombang penuh,3).penyearah terkendali(scr) Osiloskop Gambar 3.1 Cara kerja rangkaian penyearah Pada Gambar 3.1 menjelaskan tentang cara kerja pada trainer kit berawal dari sumber PLN yang menghasilkan tegangan 220 VAC. Kemudian setelah mendapatkan sumber tegangan 220 Vac, maka tegangan tersebut diturunkan menjadi tegangan sebesar 12 VAC dengan menggunakan trafo step down. Setelah tegangan tersebut telah diturunkan, maka selanjutnya tegangan 12 VAC tersebut dialirkan pada rangkaian penyearah, pada rangkaian tersebut tegangan yang pada awalnya VAC akan berubah menjadi VDC. Bentuk gelombang AC & DC dapat dilihat dengan menggunakan osiloskop. 3.2 Perancangan Mekanik Perancangan mekanik pada trainer kit elektronika daya 1 menggunakan akrilik dengan ukuran panjangnya 27,9 cm, lebarnya 21 cm dan tinggi 15 cm. Pada perancangan mekanik juga menggunakan soket pada bagian permukaan atasnya dengan tujuan dapat menghubungkan antar terminal komponen yang sudah terhubung dengan soket tersebut. Bentuk mekanik dibuat dengan menggunakan Autocad seperti yang diperlihatkan pada gambar

28 (a) gambar mekanik (b) gambar tampak atas (c) gambar tampak depan Gambar 3.2 perancangan mekanik 16

29 Tabel 3.1 Daftar dan Jumlah Komponen Rangkaian penyearah No. Nama Komponen Jumlah 1. Transformator 1 A 1 Unit 2. Dioda 1N Unit 3. SCR BT151 1 Unit 4. Resistor 10 KΩ 1 Unit 5. Kapasitor 10 µf 1 Unit 6. Potensiometer 10 KΩ 1 Unit 7. Voltmeter DC 1 Unit Pada Tabel 3.1 merupakan daftar dan jumlah komponen yang digunakan pada trainer kit elektronika daya 1. Pada tabel 3.1 diatas berjumlah 7 komponen yaitu transformator 1 A, dioda 1N4002, SCR BT151, resistor 10 kω, kapasitor 10 µf, potensiometer 10 kω dan voltmeter dc. 3.3 Perancangan Rangkaian Setelah desain mekanik dibuat maka selanjutnya membuat rangkaian sehingga pada alat trainer tersebut dapat bekerja apabila memiliki rangkaian. Pada alat trainer kit elektronika daya 1 membutuhkan gambar rangkaian sehingga dari gambar rangkaian tersebut dapat langsung dirangkai pada alat trainer Perancangan rangkaian penyearah setengah gelombang Gambar 3.3 Rangkaian penyearah setengah gelombang 17

30 Pada Gambar 3.3 merupakan gambar rangkaian penyearah setengah gelombang. Pada rangkaian tersebut menggunakan dioda 1N4002 dan beban berupa resistor 10 kω. Urutan cara kerja rangkaian tersebut berawal dari sumber PLN sebesar 220 VAC yang kemudian tegangan diturunkan dengan menggunakan trafo step-down sebesar 12 VAC dan kemudian tegangan tersebut melewati dioda dan masuk kebeban resistor. Pada rangkaian tersebut juga dapat dilihat tegangan masukan atau keluaran dengan menggunakan osiloskop dan dapat dilihat dari parameter yaitu pengukuran tegangan dan arusnya dengan menggunakan multimeter. Gambar 3.4 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan beban RC Dari Gambar 3.4 merupakan gambar rangkaian penyearah setengah gelombang dengan menggunakan beban RC. Pada rangkaian tersebut dapat dilihat tegangan masukan dan tegangan keluaran dengan osiloskop. Rangkaian pada gambar 3.4 menggunakan komponen berupa 2 unit dioda beserta 2 beban berupa resistor dan kapasitor. 18

31 3.3.2 Perancangan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan CT ( Center Tap) Gambar 3.5 Rangkaian penyearah gelombang penuh Gambar 3.5 menjelaskan bahwa gambar tersebut adalah rangkaian dari penyearah gelombang penuh dengan center tap. Rangkaian gelombang penuh dengan center tap tersebut dengan menggunakan sumber dari trafo CT dengan 2 tegangan keluaran dari trafo tersebut sebesar 12 VAC dan kemudian 2 sumber 12 VAC masuk melalui tiap-tiap dioda seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.5 di atas. Pada rangkaian juga menggunakan beban berupa resistor. Gambar 3.6 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC Pada Gambar 3.6 merupakan gambar dari rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC. Pada rangkaian diatas menggunakan trafo dengan tegangan masukan 12 VAC, dan dioda 1N4002. Pada rangkaian ini menggunakan beban resistor 10 kω dan 19

32 kapasitor sebesar 10 µf. Bentuk gelombang AC dan DC nya dengan menggunakan osiloskop dan dapat dilihat dari pengukuran tegangan (V) dan arusnya (A) dengan multimeter Perancangan rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan Gambar 3.7 Rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan Dari Gambar 3.7 diatas merupakan gambar rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan dengan menggunakan komponen berupa dioda 1N4002 sebanyak 4 unit, dan beban resistor 10 kω. Pada rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan berbeda dengan penyearah gelombang penuh dengan center tap, perbedaan nya dapat dilihat dari sumber tegangan keluaran dari trafo pada sistem jembatan dengan menggunakan tegangan masukan berupa 12 VAC dan CT sedangkan pada penyearah gelombang penuh dengan center tap dengan menggunakan sumber tegangan. Dan dapat dilihat perbedaan nya dari bentuk gelombang nya pada osiloskop. 20

33 3.3.4 Perancangan Rangkaian Trigger SCR Berikut ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan rangkaian trigger SCR. Perancangan rangkaian trigger SCR secara lengkap ditunjukan pada gambar 3.8 sebagai berikut : Gambar 3.8 Rangkaian Trigger SCR Pada rangkaian di atas merupakan rangkaian trigger SCR, rangkaian ini menggunakan tegangan masukan sebesar 12 VAC dan juga menggunakan potensiometer sebesar 10 kω untuk mengaktifkan SCR yaitu dengan cara memberikan arus pada gate tersebut yang terdapat pada SCR sehingga SCR dapat aktif. Pada rangkaian SCR menggunakan beban lampu, apabila SCR telah diaktifkan maka beban lampu tersebut akan menyala yang menandakan SCR sudah aktif. Pada rangkaian tersebut dapat dilihat bentuk gelombang nya melalui osiloskop dan dapat juga dilihat dari pengukuran tegangan (V) dan arus (A) pada beban dan arus pada gate (Ig). 21

34 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA TRAINER KIT ELEKTRONIKA DAYA Pengujian Pengujian alat pada tahap ini dimaksudkan untuk memeriksa kinerja dari masingmasing fungsi dari trainer kit. Sehingga hasil dari pengujian yang dilakukan diperoleh mengenai apakah trainer kit ini sudah bisa berfungsi sebagaimana mestinya atau belum. Beberapa pengujian yang dilakukan antara lain; 1. Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang 2. Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Center- Tap 3. Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Beban RC 4. Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Jembatan 5. Pengujian Percobaan Rangkaian Penyearah Terkendali SCR Pengujian ini dilakukan dilaboratorium. Beberapa peralatan yang digunakan antara lain : 1. Osiloskop (Hewlett Packard 54603B & Gw INSTEK GOS-622G) 2. Multimeter (Sanwa) Pengujian percobaan rangkaian penyearah setengah gelombang Pengujian rangkaian penyearah setengah gelombang seperti pada gambar 4.1. Percobaan tersebut dapat dilihat dari segi bentuk gelombang pada osiloskop dan juga dapat diukur tegangan beserta arus nya. Gambar 4.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang 22

35 Percobaan pada gambar 4.1 menggunakan rangkaian penyearah setengah gelombang dengan menggunakan beban R dan beban RC. Pada rangkain penyerah setengah gelombang dengan beban R memiliki titik pengukuran yaitu pada titik b dan c merupakan titik pengukuran tegangan luaran sedangkan pada titik a dan b merupakan titik pengukuran arus. Demikian juga pada penyearah setengah gelombang dengan beban RC juga memiliki titik yaitu pada titik d dan e merupakan titik pengukuran tegangan luaran dan pada titik d dan f merupakan pengukuran arusnya. Dan pada percobaan gambar 4.1 dapat diambil datanya yaitu data osiloskop dan data tabel yang merupakan data yang dilihat pada osiloskop tersebut. Dari pengambilan data tersebut dapat diambil analisanya berupa perhitungan dengan menggunakan rumus yang telah ditentukan. (a) (b) Gambar 4.2 (a) Bentuk Tegangan Masukan, (b) Bentuk Tegangan luaran (a) (b) Gambar 4.3 (a) Bentuk Tegangan Masukan, (b) Bentuk Tegangan luaran 23

36 Hasil pengukuran pada tabel 4.1 dan 4.2 dengan rangkaian setengah gelombang menggunakan beban R dan RC diperoleh hasil tegangan masukan dilihat pada pengukuran pada osiloskop yaitu Vm dan Vrms nya sedangkan pengukuran tegangan dan arus dc dengan menggunakan multimeter dan tegangan luaran beserta Vage dapat dilihat pada pengukuran diosiloskop. Tabel 4.1 Hasil percobaan beban R R Masukan Idc Vdc Luaran Vage Vm Vrms ma Volt Vm Vrms 10 K 18,0 V 12,7 V 0,5 ma 5,9 V 17,4 V 8,7 V 5,9 V Tabel 4.2 Hasil percobaan beban RC R C Masukan Idc Vdc Luaran Vage uf Vm Vrms ma Volt Vm Vrms 10 K 10 18,0 V 12,7 V 1,6 ma 16,8 V 18,4 V 16,9 V 16,8 V Pengujian percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh center-tap. Pengujian dilakukan pada percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh. Percobaan ini dapat dilihat dari segi bentuk gelombang pada osiloskop dan juga dapat diukur tegangan beserta arus nya Gambar 4.4 Rangkaian penyearah gelombang penuh 24

37 Pada gambar 4.4 merupakan gambar rangkaian gelombang penuh pada trainer. Pada gambar tersebut merupakan gambar rangkaian gelombang ceneter tap yang dirangkai pada alat trainer dengan beban menggunakan R dan RC. Pada rangkaian yang menggunakan beban R memiliki titik yaitu titik b dan c merupakan titik pengukuran tegangan luaran dan luaran pada osiloskop sedangkan pada titik a dan b merupakan pengukuran arus. Dan juga pada rangkaian yang menggunakan beban RC yang memiliki titik yaitu titik d dan e merupakan pengukuran tegangan luaran dan titik d dan f merupakan pengukuran arusnya. Dari gambar 4.4 juga dapat dilihat bentuk gelombang tegangan masukan dan luaran pada osiloskop seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.5 dan gambar 4.6, dan juga dapat diambil data dari percobaan pada rangkaian seperti gambar 4.4 dan data dapat dilihat seperti pada tabel 4.3 dan 4.4. (a) (b) Gambar 4.5 (a) Bentuk Tegangan Masukan, (b) Bentuk Tegangan luaran (a) (b) Gambar 4.6 (a) Bentuk Tegangan Masukan, (b) Bentuk Tegangan luaran 25

38 Hasil pengukuran pada tabel 4.3 dan 4.4 dengan rangkaian setengah gelombang menggunakan beban R dan RC diperoleh hasil tegangan masukan dilihat pada pengukuran pada osiloskop yaitu Vm dan Vrms nya sedangkan pengukuran tegangan dan arus dc dengan menggunakan multimeter dan tegangan luaran beserta Vage dapat dilihat pada pengukuran diosiloskop. Tabel 4.3 Hasil percobaan beban R R Masukan Idc Vdc Luaran Vage Vm Vrms ma Volt Vm Vrms 10 K 18,0 V 12,7 V 1 ma 11,6 V 17,4 V 12,4 V 11,5 V Tabel 4.4 Hasil percobaan beban RC R C Masukan Idc Vdc Luaran Vage uf Vm Vrms ma Volt Vm Vrms 10 K 10 18,0 V 12,7 V 1,7 ma 16,9 V 18,4 V 17,6 V 17,7 V Pengujian percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh jembatan Pengujian ini dilakukan pada percobaan rangkaian penyearah jembatan. Percobaan ini dapat dilihat dari segi bentuk gelombang pada osiloskop dan juga dapat diukur tegangan beserta arus nya. Titik C Titik A Titik B Tegangan input 12 VAC CT Tegangan input 12 VAC Gambar 4.7 Rangkaian penyearah jembatan Pada gambar 4.7 merupakan gambar rangkaian penyearah jembatan pada trainer. Terdapat 3 titik yaitu titik a,b, dan c. Pada pengukuran tegangan dilakukan pada titik a dan 26

39 b, kemudian pada titik a dan c adalah pengukuran arus. Apabila rangkaian telah selesai dirangkai kemudian akan diambil datanya berupa nilai tegangan dan arus dc nya dan kemudian akan diambil bentuk gelombang ouputannya pada osiloskop yaitu pada titik a dan b. Dibawah ini merupakan gambar pengamatan bentuk tegangan masukan dan luaran pada rangkaian penyearah jembatan. (a) (b) Gambar 4.8 (a) Bentuk Tegangan Masukan, (b) Bentuk Tegangan luaran Hasil pengukuran pada tabel 4.5 dengan rangkaian setengah gelombang menggunakan beban R diperoleh hasil tegangan masukan dilihat pada pengukuran pada osiloskop yaitu Vm dan Vrms nya sedangkan pengukuran tegangan dan arus dc dengan menggunakan multimeter dan tegangan luaran beserta Vage dapat dilihat pada pengukuran diosiloskop. Tabel 4.5 Hasil percobaan beban R R Masukan Idc Vdc Luaran Vage Vm Vrms ma Volt Vm Vrms 10 K 18,0 V 12,7 V 1,2 ma 11,2 V 17,8 V 12,6 V 11,2 V 27

40 4.1.4 Pengujian percobaan rangkaian penyearah terkendali SCR Pada pengujian ini dilakukan pada percobaan rangkaian penyearah terkendali. Percobaan ini dapat dilihat dari segi bentuk gelombang pada osiloskop dan juga dapat diukur tegangan beserta arus nya. Gambar 4.9 Rangkaian SCR (Silicon Controlled Rectifier) Pada Gambar 4.9 merupakan gambar rangkaian penyearah terkendali dengan menggunakan SCR pada trainer. Terdapat 3 titik yaitu titik A,B, dan C. Pada pengukuran arus beban ( Iout) dilakukan pada titik A dan B, kemudian pada titik B dan C adalah pengukuran tegangan (Vout).Apabila rangkaian telah selesai dirangkai kemudian akan diambil datanya berupa nilai tegangan dan arus dc nya dan kemudian akan diambil bentuk gelombang ouputannya pada osiloskop yaitu pada titik B dan C. Dibawah ini merupakan gambar pengamatan bentuk tegangan masukan dan keluaran pada rangkaian penyearah terkendali SCR. Hasil pengukuran pada tabel 4.6 dengan rangkaian setengah gelombang menggunakan SCR diperoleh hasil tegangan masukan dilihat pada pengukuran dengan menggunakan multimeter sedangkan pengukuran tegangan luaran dapat dilihat pengukurannya dengan menggunakan osiloskop beserta Vm nya dan pengukuran pada arus gate dan arus luaran nya menggunakan pengukuran multimeter. 28

41 Tabel 4.6 Data hasil pengukuran SCR Sudut penyalaan Masukan Luaran Vmaks I (Gate) Io (A) (V/div) A ,8 V 4,71 V 18,4 V 0,00185 A 0,124 A ,8 V 4,40 V 18,4 V 0,001 A 0,116 A ,8 V 3,90 V 18,4 V 0,00075 A 0,105 A ,8 V 3,39 V 18,4 V 0,00057 A 0,059 A ,8 V 2,89 V 18,4 V 0,0005 A 0,056 A Gambar 4.10 Sudut penyalaan 30 0 Gambar 4.11 Sudut penyalaan 45 0 Gambar 4.12 Sudut penyalaan 60 0 Gambar 4.11 Sudut penyalaan

42 Gambar 4.12 Sudut penyalaan Analisa Data Rangkaian penyearah setengah gelombang Dari hasil pengujian pada rangkaian rectifier didapatkan bahwa pengujian tegangan yang dilakukan pada titik B dan C beserta pengujian arus pada titik A dan B yang terlampir pada Tabel 4.1. Pada pengujian tersebut dapat dilihat bentuk gelombang pada osiloskop yang hasilnya berbentuk setengah gelombang. Dari pengukuran yang dilakukan pada titik pengukuran juga dapat dibandingkan perhitungan dengan menggunakan rumus, sehingga dari pengujian pengukuran tegangan dan arus beserta perhitungannya telah sesuai. Berikut ini perhitungan nilai tegangan dan arus dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Untuk menghitung tegangan efektif dengan menggunakan rumus pada persamaan 2.3 : Untuk menghitung tegangan luaran dengan persamaan 2.1 : 30

43 Untuk menghitung arus luaran dengan persamaan 2.2 : Pada Hasil perhitungan tegangan DC dengan pengukuran memiliki perbedaan yaitu dengan nilai perhitungan 5,54 V sedangkan nilai pengukurannya 5,90 V. Dan pada perhitungan arus DC dan perhitungan tidak memiliki perbedaan yaitu nilai perhitungan dan pengukuran arus nya sebesar 0,00055 A Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan beban RC Dari hasil pengambilan data dapat diambil analisa dengan perhitungan dengan rumus yang telah ditentukan. Pada rangkaian penyearah setengah gelombang dengan beban RC dapat dilihat perhitungan analisanya seperti berikut. Untuk menghitung Vo menggunakan rumus pada persamaan 2.5 : 2 Vm Vo Vm RC frc 18,4 Vo ,4 Vo 5 Vo 3,68 Vo ripple 100% Vo 3,68 ripple 100% 16,56 ripple 22, 22% 31

44 Untuk menghitung tegangan luaran dengan menggunakan persamaan 2.6 : Pada Hasil perhitungan tegangan DC dengan pengukuran memiliki perbedaan yaitu dengan nilai perhitungan 16,56 V sedangkan nilai pengukurannya 16,87 V. Dan pada perhitungan arus DC dan perhitungan tidak memiliki perbedaan yaitu nilai perhitungan dan pengukuran arus nya sebesar 0,0016 A Rangkaian penyearah gelombang penuh center tap Dari hasil pengujian pada rangkaian rectifier didapatkan bahwa pengujian tegangan yang dilakukan pada titik B dan C beserta pengujian arus pada titik A dan B yang terlampir pada Tabel 4.2. Pada pengujian tersebut dapat dilihat bentuk gelombang pada osiloskop yang hasilnya berbentuk gelombang penuh. Dari pengukuran yang dilakukan pada titik pengukuran juga dapat dibandingkan perhitungan dengan menggunakan rumus, sehingga dari pengujian pengukuran tegangan dan arus beserta perhitungannya telah sesuai. Berikut perhitungan nilai tegangan dan arus dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Untuk menghitung tegangan efektif dengan menggunakan rumus pada persamaan 2.9 : 32

45 Untuk menghitung tegangan luaran dengan persamaan 2.7 : Untuk menghitung arus luaran dengan persamaan 2.8 : Pada Hasil perhitungan tegangan DC dengan pengukuran memiliki perbedaan yaitu dengan nilai perhitungan 11,08 V sedangkan nilai pengukurannya 11,59 V. Dan pada perhitungan arus DC dan perhitungan tidak memiliki perbedaan yaitu nilai perhitungan dan pengukuran arus nya sebesar 0,0011 A Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan beban RC Dari hasil pengujian pada rangkaian rectifier didapatkan bahwa pengujian tegangan yang dilakukan pada titik B dan C beserta pengujian arus pada titik A dan B yang terlampir pada Tabel 4.3. Pada pengujian tersebut dapat dilihat bentuk gelombang pada osiloskop yang hasilnya berbentuk gelombang penuh dengan beban RC. Dari pengukuran yang dilakukan pada titik pengukuran juga dapat dibandingkan perhitungan dengan menggunakan rumus, sehingga dari pengujian pengukuran tegangan dan arus beserta perhitungannya telah sesuai. Berikut ini perhitungan nilai tegangan dan arus dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Untuk menghitung Vo menggunakan rumus pada persamaan 2.11 : Vo Vr() pp Vm min V Vm 2 frc = 18,

46 = 18, 4 10 = 1,84 V Vo ripple 100% Vo 1,84 ripple 100% 17, 48 ripple 10,52% Untuk menghitung tegangan luaran dengan menggunakan persamaan 2.12 : Vr() pp Vm Vdc Vm Vm 2 4 frc = 18,4 18, = 18, 4 18, 4 20 = 18,4 0,92 = 17,48 V Pada Hasil perhitungan tegangan DC dengan pengukuran memiliki perbedaan yaitu dengan nilai perhitungan 17,48 V sedangkan nilai pengukurannya 16,91 V. Dan pada perhitungan arus DC dan perhitungan tidak memiliki perbedaan yaitu nilai perhitungan dan pengukuran arus nya sebesar 0,0017 A Rangkaian penyearah gelombang penuh jembatan Dari hasil pengujian pada rangkaian rectifier didapatkan bahwa pengujian tegangan yang dilakukan pada titik A dan B beserta pengujian arus pada titik A dan C yang terlampir pada Tabel 4.4. Pada pengujian tersebut dapat dilihat bentuk gelombang pada 34

47 osiloskop yang hasilnya berbentuk gelombang penuh. Dari pengukuran yang dilakukan pada titik pengukuran juga dapat dibandingkan perhitungan dengan menggunakan rumus, sehingga dari pengujian pengukuran tegangan dan arus beserta perhitungannya telah sesuai. Berikut ini perhitungan nilai tegangan dan arus dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Untuk menghitung tegangan efektif dengan menggunakan rumus pada persamaan 2.9 : Untuk menghitung tegangan luaran dengan persamaan 2.7 : Untuk menghitung arus luaran dengan persamaan 2.8 : Pada Hasil perhitungan tegangan DC dengan pengukuran memiliki perbedaan yaitu dengan nilai perhitungan 11,33 V sedangkan nilai pengukurannya 11,13 V. Dan pada perhitungan arus DC dan perhitungan tidak memiliki perbedaan yaitu nilai perhitungan dan pengukuran arus nya sebesar 0,0011 A Rangkaian penyearah terkendali Pada pengujian penyearah terkendali dapat dilihat bentuk gelombang pada osiloskop yang hasilnya berbentuk setengah gelombang. Dari pengukuran tegangan dan arus yang dilakukan dapat diatur dengan menggunakan potensiometer dengan batas minimum (0%) 35

48 sampai dengan batas maksimum (100%). dilihat analisanya sebagai berikut. Pada rangkaian penyearah terkendali dapat Untuk menghitung tegangan luaran menggunakan rumus pada persamaan 2.13 : 1.Analisa sudut penyalaan Analisa sudut penyalaan Analisa sudut penyalaan

49 4. Analisa sudut penyalaan Analisa sudut penyalaan 90 0 Tabel 4.7 Perbandingan hasil perhitungan dengan pengukuran No. Sudut T (Perioda) Pengukuran (Vdc) Perhitungan (Vdc) ,6 ms 4,71 V 5,43 V ,5 ms 4,40 V 4,96 V ,3 ms 3,90 V 4,38 V ,16 ms 3,39 V 3,91 V ms 2,89 V 2,92 V Untuk menentukan besarnya sudut yaitu dengan cara pada gelombang penuh memiliki frekuensi sebesar 100 Hz sehingga dan kemudian mencari besarnya nilai T 1 f dan diperoleh nilai : 37

50 T T T T 1 f ,01ms 10ms Setelah memperoleh nilai perioda nya sebesar 10 ms maka cara menentukkan nilai sudutnya dengan mengatur kursor pada osiloskop dengan menentukkan titik poin pada osiloskop yaitu dengan melihat periodanya: Pada sudut 30 0 memiliki nilai periodanya sebesar: ms 1, 6ms Pada sudut 45 0 memiliki nilai periodanya sebesar: ms 2, 5ms Pada sudut 60 0 memiliki nilai periodanya sebesar: ms 3, 3ms Pada sudut 75 0 memiliki nilai periodanya sebesar: ms 4, 16ms Pada sudut 90 0 memiliki nilai periodanya sebesar: ms 5ms

51 5.1 Kesimpulan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dengan membandingkan dengan teori-teori penunjang, dan dari data yang telah di dapat dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Dari alat trainer kit ini yang menggunakan rangkaian penyearah ( rectifier) dapat bekerja mengubah tegangan AC menjadi DC yaitu 12 Volt. 2. Dengan adanya alat trainer ini dapat diperoleh tegangan output DC dalam bentuk gelombang yang dapat dilihat pada osiloskop beserta perhitungannya sesuai yang diinginkan. 3. Pengamatan tentang penyearah terkendali ( Controlled) dan penyearah tidak terkendali (Uncontrolled) sudah dapat dilakukan. 4. Pada analisa terdapat perbedaan antara nilai pengukuran dengan 5.2 Saran perhitungannya. Pada pengerjaan Tugas Akhir ini tentu tidak lepas dari berbagai macam kelemahan dan kekurangan, baik itu pada sistem maupun pada peralatan yang telah dibuat. Untuk memperbaiki kekurangan dari peralatan tersebut, maka perlu melakukan hal - hal sebagai berikut: 1. Kedepannya bisa dikembangkan lagi menjadi alat yang lebih baik lagi. 2. Pada alat trainer ini hanya membahas tentang penyearah satu fasa tidak terkendali yaitu penyearah satu fasa setengah gelombang dan gelombang penuh dan dapat dikembangkan menjadi alat trainer yang dapat membahas tiga fasa dan bentuk rangkaian yang membahas selain dari 2 rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. 39

52 DAFTAR PUSTAKA [1] Hart, Daniel W, Power Electronics, [2] Widodo, Sri Thomas, DEA, Dipl.ing, Elektronika Dasar, Jakarta:Salemba Teknika, [3] Malvino,Paul Albert, Ph.D, PRINSIP-PRINSIP ELEKTRONIKA, McGraw- Hill,Inc,1984. [4] Rashid, Muhammad Harunnur, Power Electronics, New Jersey:Prentice Hall, [5] Asnil, Aplikasi Perangkat Lunak Simulasi Sebagai Alat Bantu Untuk Mempelajari Rangkaian Konverter Daya,Jurnal Teknologi Informasi dan Pendidikan,vol.6,no 2,Sep

53 1N4001 THRU 1N4007 PLASTIC SILICON RECTIFIER VOLTAGE - 50 to 1000 Volts CURRENT Ampere FEATURES Low forward voltage drop High current capability High reliability High surge current capability Exceeds environmental standards of MIL-S-19500/228 DO-41 MECHANICAL DATA Case: Molded plastic, DO-41 Epoxy: UL 94V-O rate flame retardant Lead: Axial leads, solderable per MIL-STD-202, method 208 guaranteed Polarity: Color band denotes cathode end Mounting Position: Any Weight: ounce, 0.3 gram MAXIMUM RATINGS AND ELECTRICAL CHARACTERISTICS Ratings at 25 J ambient temperature unless otherwise specified. Single phase, half wave, 60 Hz, resistive or inductive load. For capacitive load, derate current by 20%. 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 UNITS Maximum Recurrent Peak Reverse Voltage V Maximum RMS Voltage V Maximum DC Blocking Voltage V Maximum Average Forward Rectified 1.0 A Current.375"(9.5mm) Lead Length at T A =75 J Peak Forward Surge Current 8.3ms single 30 A half sine-wave superimposed on rated load (JEDEC method) Maximum Forward Voltage at 1.0A DC and 1.1 V 25 J Maximum Full Load Reverse Current Full 30 g A Cycle Average at 75 J Ambient Maximum Reverse Current at T A =25 J At Rated DC Blocking Voltage T A =100 J g A g A Typical Junction capacitance (Note 1) 15 PF Typical Thermal Resistance (Note 2) R KJA 50 J/W Typical Thermal resistance (NOTE 2) R K 25 J/W JL Operating and Storage Temperature Range T J,T STG -55 to +150 J NOTES: 1. Measured at 1 MHz and applied reverse voltage of 4.0 VDC. 2. Thermal Resistance Junction to Ambient and from junction to lead at 0.375"(9.5mm) lead length P.C.B mounted.

54 RATING AND CHARACTERISTIC CURVES 1N4001 THRU 1N4007 AVERAGE FORWARD RECTIFIED CURRENT AMPERES MAXIMUM AVERAGE CURRENT RATING SINGLE HALF-WAVE, 60Hz RESISTIVE OR INDUCTIVE LEAD LENGTHS AMBIENT TEMPERATURE, J Fig. 1-TYPICAL FORWARD CURRENT DERATING CURVE INSTANTANEOUS FORWARD CURRENT, AMPERES Tj=25 J Pulse Width = 300 gs.04 2% Duty Cycle INSTANTANEOUS FORWARD VOLTAGE, VOLTS FORWARD SURGE CURRENT, AMPERES pk (HALF-SINE WAVE) NUMBER OF CYCLES AT 60Hz Fig. 2-TYPICAL FORWARD CHARACTERISTICS Fig. 3-MAXIMUM NON-REPETITIVE FORWARD SURGE CURRENT 1,000 INSTANTANEOUS REVERSE CURRENT, MICROAMPERES 100 Tj = 150 J Tj = 150 J 10 Tj = 100 J Tj = 25 J PERCENTAGE OF PEAK REVERSE VOLTAGE, % INSTANTANEOUS REVERSE CURRENT MICROAMPERES Tj=100 J Tj=25 J PERCENT OF RATED PEAK REVERSE VOLTAGE, (%) Fig. 4-TYPICAL REVERSE CHARACTERISTICS Fig. 5-TYPICAL REVERSE CHARACTERISTICS