Kata kunci : penyearah, terkontrol, ATMEGA8535

Transkripsi

1 PERANCANGAN MODUL PEMICUAN THYRISTOR UNTUK BERBAGAI APLIKASI PENYEARAH TERKONTROL DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 Pdu Sdi Prataa 1, Agung Warsito 2 Jurus Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl Prof Soedarto SH Tebalg, Searg 5275 eail : pdu_sdi@yahooco Abstrak Penyearah terkontrol erupak peralat yg uu digunak di dunia industri untuk engatur daya asuk pada suatu peralat Berbagai asalah sering diteui dala pengaplikasinya di lapg Untuk itu perlu dibuat odul praktiku yg apu ebtu para ahasiswa untuk eahai prinsip kerja alat tersebut Dala kerja praktek ini setelah elakuk studi literatur d observasi telah berhasil dibuat odul peicu thyristor untuk berbagai aplikasi penyearah terkontrol deng enggunak ikrokontroller ATMEGA8535 Alat yg dibuat terdiri dari beberapa bagi ditarya power suplai, zero cross detector, siste iniu ATMEGA8535, serta driver d optoisolator Rgkai zero cross detector ebtu ikrokontroller engetahui awal gelobg sinus sedgk rgkai driver d optoisolator ebtu eperkuat keluar ikrokontroller agar apu eicu thyristor Alat ini dapat digunak untuk eicu penyearah 1 fasa terkontrol penuh, penyearah 3 fasa setengah jebat terkontrol, penyearah 3 fasa jebat sei terkontrol, d penyearah 3 fasa jebat terkontrol penuh Alat yg dibuat apu bekerja pada tegg 22 Tegg kerja rgkai daya ( LN ) pada penyearah terkontrol dapat divariasi ulai dari tegg 5 hingga 22, hal ini dikarenak zero cross detector dapat bekerja pada rentg tegg tersebut Pada uji coba penyearah deng beb 2 buah lapu pijar 1w, diketahui bahwa rentg pengatur tegg penyearah 3 fasa jebat penuh sei terkontrol d penyearah 1 fasa jebat penuh yaitu sebesar 18, sedgk pada penyearah 3 fasa setengah jebat rentg pengatur tegg hingga 15, sedgk penyearah 3 fasa terkontrol penuh rentg pengatur tegg sebesar 12 Kata kunci : penyearah, terkontrol, ATMEGA8535 I PENDAHULUAN 11 Latar Belakg Seiring deng keaju teknologi, berkebg pula berbagai peralat yg eudahk pekerja usia Keaju ini perlu ditisipasi deng kesiap SDM yg enjadperator berbagai peralat tersebut Salah satu bidg kopetensi konsentrasi ketenaga adalah elektronika daya yg salah satu baginya adalah penyearah terkontrol Di dunia industri, penyearah terkontrol uu digunak untuk pengatur daya pada berbagai peralat Dala kegiat kerja praktek ini telah dibuat odul praktiku yg dapat enjelask prinsip kerja penyearah terkontrol Deng adya odul ini peserta praktiku dapat engkobinasik berbagai aca rgkai penyearah serta epelajari karakteristik asingasing rgkai sehingga dapat enabah pengetahu para praktik di bidg elektronika daya Deng pebuat odul praktiku ini diharapk dapat enabah kelengkap sara laboratoriu sehingga diperoleh lulus Teknik Elektro yg eiliki kopetensi dibidg ketenagalistrik 12 Tuju Kerja Praktek Tuju dari peneliti ini adalah : 1 Mebuat odul praktiku elektronika daya yaitu berupa rgkai peicu penyearah terkontrol 2 Mengetahui karakteristik secara uu asingasing rgkai penyearah terkontrol 13 Pebatas Masalah 1 Alat yg dibuat hya digunak untuk peicu penyearah 1 fasa terkontrol penuh, penyearah 3 fasa setengah jebat terkontrol, penyearah 3 fasa jebat sei terkontrol, d penyearah 3 fasa jebat terkontrol penuh 2 Mikrokontroller yg digunak adalah ATMEGA8535 deng bahasa perogra C 3 Tegg kerja odul ( LN ) 22 4 Tegg kerja rgkai penyearah ( LN ) dapat divariasi dari 522 II DASAR TEORI 21 Thyristor Thyristor adalah pirti seikonduktor deng epat lapis bah tipe N d tipe P Koponen ini bekerja seperti sebuah saklar, enghtar jika kaki GATE eneria pulsa tertentu, d ak terusenerus enghtar selaa dicatu aju Gabar 21 Peodel thyristor oleh dua buah trsistor Thyristor eiliki tiga keada : 1 Reverse blocking ode (blokir undur) : tegg diberik pada arah yg ak diblokir oleh dioda [1] Mahasiswa Jurus Teknik Elektro Undip [2] Dosen Jurus Teknik Elektro Undip 1 of

2 2 Forward bloking ode (blokir aju) : tegg diberik pada arah dia dioda bisa enghtar, naun thyristor belu dipicu untuk enghtar 3 Forward conducting ode (htar aju) : thyristor telah dipicu untuk enghtar d ak tetap enghtar sapai arus pjar aju turun dibawah nilai abg yg disebut holding current 22 Penyearah Terkontrol 221 Penyearah 1 fasa jebat terkontrol Pada Gabar 22 dapat dilihat rgkai penyearah deng beb resitif Pada rgkai tersebut, terdapat dua pasg thyristor yg enyala secara bergti yaitu T1,T2 d T3,T4 s s i s T 4 T, D 1 2, D4 R t t 2 t 2 Gabar 22 Rgkai d proses pebentuk gelobg 2 o s s o T T T T bn cn Gabar 24 Gelobg keluar sin t t sin t Jika tegg sin t aka tegg keluar rataratya adalah: 3 3 untuk α 3 : dc cos untuk α 3 : dc 1 cos Penyearah 3 fasa jebat sei terkontrol Pada gabar 25 dapat dilihat rgkai d pebentuk gelobg pada penyearah tiga fasa jebat sei terkontrol Frekuensi ripple keluar 3 kali frekuensi suber Sudut peicu dapat diatur dari hingga 18 Selaa periode π/ ωt 7π/, thyristor T1 bias aju Jika T1 dipicu setelah sudut tunda α, aka T1 d D3 ak engalir d uncul tegg ac pada beb i a a Besarnya tegg ratarata ditunjukk persaa: (1 cos) ( ) o avg 21 n i c i b b c D1 D2 D 3 o 222 Penyearah 3 fasa setengah jebat Ketika thyristor T1 dipicu pada t / aka tegg ak uncul pada beb d ak koutasi secara natural ketika bergti polaritas Ketika T2 dipicu aka tegg bn ak uncul pada beb hingga pergti polaritas d diljutk deng peicu T3 sehingga uncul cn pada beb i a a s s,d 2 T1,D 3 T2,D1,D2 bn cn t t n i b b o ac ba cb i c c o t Gabar 23 Rgkai Penyearah 3 fasa setengah jebat Gabar 25 Rgkai d proses pebentuk gelobg 2 of

3 Besarnya tegg ratarata ditunjukk persaa: 3 3 dc (1 cos ) Penyearah 3 fasa jebat penuh Pada gabar 2 dapat dilihat penyearah 3 fasa jebat terkontrol Tegg keluarnya berupa ena pulsa Thyristor dipicu pada interfal π/3 Frekuensi ripple tegg keluar adalah ena kali frekuensi fundaental d kebutuh filter lebih sederha dari konverter setengah jebat i a a 311 Power Suplai Power suplai terdiri dari 1 buah trafo stepdown, yg berfungsi enurunk tegg dari 22 AC enjadi 12 AC Tegg AC ini keudi disearahk oleh 4 buah dioda 1N42 yg berfungsi sebagai penyearah jebat Tegg hasil penyearah keudi difilter oleh dua buah kapasitor asingasing 22uF d 1nF Tegg keluar ini keudi diatur agar sesuai deng enggunak regulator LM785 enjadi 5 22 AC 5 Hz 12 AC 5 Hz 1N44 22uF 1nF Regulator 5 o 5 T 5 s s o n i c i b b c bn T T 4 T,T T,T T,T T,T T,T T,T T,T Gabar 2 Rgkai d proses pebentuk gelobg Tegg keluar rataratya adalah: 3 3 untuk α : dc cos untuk α : dc (1 cos( )) 2 3 cn o t t t Gabar 32 Rgkai power suplai 312 Zero cross detector Prinsip kerja rgkai zero cross detector ini yaitu ketika sisi prier trafo stepdown endapat asuk tegg fasa R d netral sebesar 5 hingga 22, aka ak tibul tegg disisi sekunder trafo yg besarnya seper sepuluh dari tegg suber Tegg keluar tersebut keudi disearahk oleh diode 1N42 Resistor R1 digunak untuk ebatasi arus basis yg asuk ke trsistor BD139 Ketika tegg suber lebih besar dari,7 aka ak engaktifk trsistor BD139 Kapasitor nonpolar 1µF digunak untuk efilter ripple tegg d ripple arus akibat pensaklar thyristor pada rgkai daya Ketika trsistor pada kondisi ON, aka ak uncul tegg 5 pada resistor R2 Buffer 45 digunak untuk enegask gelobg keluar agar ikrokontroller dapat bekerja deng baik 522 AC 5 Hz 1 : 1 Potensio 5k Ω 1N42 1k Ω R1,1 µf cc 5 DC BD 139 1k Ω R2 Buffer 45 Output III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 31 Pebuat Alat Blok diagra odul yg telah dibuat dapat dilihat pada gabar 31 berikut ini: Suplai AC 1Ф / 3Ф AC Zero Cross Detector 45 Rgkai Daya Mikrokontroller ATMEGA 8535 ATMEGA 8535 Beb Driver d optoisolator Gabar 31 Blok diagra penyearah terkontrol MOC32 Gnd Gabar 33 Rgkai Zero Cross Detector 313 Driver d Optoisolator Prinsip kerja rgkai driver d optoisolator yaitu ketika salah satu pin pada port D diberi logika satu, aka ak engaktifk trsistor BD139 sehingga ak engalir arus yg enyalak LED pada IC MOC32 Besarnya arus yg engalir ditentuk oleh resistor R2 Cahaya yg dipcark oleh LED ak diteria oleh photo TRIAC yg ada pada IC MOC32 TRIAC ini ak eicu gate pada thyristor deng enggunak arus pada katodya Arus gate besarnya dibatasleh R3 Fungsi dioda 1N42 yaitu untuk elindungi TRIAC agar tidak aktif pada saat siklus negatif 3 of

4 PORTDX R1 1 kω R2 1 kω CC 5 DC BD139 MOC32 R3 18 Ω 1N42 Katoda Gate Gnd Gabar 34 Rgkai driver d optoisolator 314 ATMEGA8535 Agar dapat eicu thyristor pada sudut yg tepat aka rgkai zero cross detector eberik sinyal interupsi pada ikrokontroller ketika terjadi pergti polaritas pada suber Pin yg dapat digunak untuk eberik interupsi dari luar yaitu PORTD2, PORTD3, d PORTB2 Pada percg, pin yg digunak adalah PORTD2 Untuk asuk sudut peicu digunak keypad yg ebutuhk satu buah PORT khusus yg digunak untuk asuk yaitu PORT B Sedgk untuk tapil digunak LCD yg juga ebutuhk sebuah PORT khusus untuk kounikasi data yaitu PORT C Keluar sinyal peicu dari ikrokontroller ak engaktifk rgkain driver d isolator pulsa yg terdiri dari set rgkai yg ak eicu asingasing thyristor Dala kasus ini sinyal peicu ak dihasilk oleh PORT D Zero cross PORT D detector Pin2 Pin Driver d Isolator Pulsa Halo LCD PORT C Pin7 ATMEGA 8535 Pin Pin7 Pin Pin7 PORT B Keypad Dari hasil penguji diatas, walaupun tegg asuk dari jalajala lebih besar dari yg seharusnya yaitu encapai 237 tetapi besarnya tegg keluar power suplai yaitu 5,17 DC asih sesuai untuk catu daya ikrokontroller ATMEGA8535 yg eiliki tegg kerja tara 4,5 DC hingga 5,5 DC 412 Zero cross detector Dari gabar 41 dapat dilihat bahwa gelobg keluar rgkai zero cross detector berbentuk gelobg kotak deng duty cycle 5% Tegg puncak sebesar 5 sehingga sesuai untuk input ikrokontroller Kondisi ON ewakili siklus positif tegg line to netral pada rgkai daya Deng deiki dapat diketahui bahwa gelobg sinus diulai ketika gelobg kotak berubah dari logika ke 1 Saat itulah gelobg ak engaktifk interupsi sehingga ikrokontroller bisa eberik tunda pengaktif thyristor Gabar 41 Gelobg keluar zero cross detector 413 Driver d optoisolator Hasil penguji rgkai driver d optoisolator dapat dilihat pada gabar 58 d 59 Gabar 42 Gelobg keluar PORT D pin 1 Gabar 35 Konfigurasi ikrokontroller I PENGUJIAN 41 Penguji asingasing blok Penguji dilakuk di laboratoriu konversi energi listrik d siste tenaga Jurus Teknik Elektro Universitas Diponegoro Peralat yg digunak dala penguji yaitu digital ultieter Swa PC 1 d osciloscope alog Kenwood CS Power Suplai Hasil penguji dapat dilihat pada tabel 41 berikut ini: Tabel 41 Hasil penguji power suplai No Paraeter yg diukur Hasil 1 Tegg asuk trafo 237 AC 2 Tegg keluar trafo 1327 AC 3 Tegg penyearah sebelu regulator 1537 DC 4 Tegg setelah regulator 517 DC Gabar 43 Gelobg gate to oda pada Thyristor Pada gabar 42 tegg puncak gelobg sebesar 5 deng duty cycle sesuai ode yg dipilih Besarnya duty cycle tara 3% hingga 5% Pada gabar 43 dapat dilihat gelobg keluar gate to oda pada thyristor 42Penguji Penyearah Terkontrol Dala penguji keluar penyearah terkontrol ini digunak Osciloscope alog Kenwood CS 4125 Beb yg digunak adalah 2 buah lapu pijar 1w d tegg kerja LN 1 siulasi enggunak progra PSIM 4 of

5 421 Penguji Penyearah 1 fasa terkontrol Pada gabar 44 dapat dilihat gelobg keluar penyearah 1 fasa terkontrol 423 Penguji Penyearah 3 fasa jebat sei terkontrol Pada gabar 4 dapat dilihat gelobg keluar penyearah 3 fasa jebat sei terkontrol Gabar 44 Keluar pada sudut picu, 3,, 9, 12, 15 Perbding hasil pengukur,siulasi d perhitung dapat dilihat pada tabel 42 Tabel 42 Perbding perhitung, siulasi d hasil pengukur tegg keluar ( DC ) No Sudut Perhitung Siulasi Pengukur Penguji Penyerah 3 fasa setengah jebat terkontrol Pada gabar 45 dapat dilihat gelobg keluar penyearah 3 fasa setengah jebat terkontrol Gabar 4 Keluar pada sudut picu, 3,, 9, 12, 15 Perbding hasil pengukur,siulasi d perhitung dapat dilihat pada tabel 44 Tabel 44 Perbding perhitung, siulasi d hasil pengukur tegg keluar ( DC) No Sudut Perhitung Siulasi Pengukur Penguji penyearah 3 fasa jebat terkontrol Pada gabar 47 dapat dilihat gelobg keluar penyearah 3 fasa jebat terkontrol Gabar 45 Keluar pada sudut picu, 3,, 9, 12 Perbding hasil pengukur,siulasi d perhitung dapat dilihat pada tabel 43 Tabel 43 Perbding perhitung, siulasi d hasil pengukur tegg keluar ( DC ) No Sudut Perhitung Siulasi Pengukur Gabar 47 Keluar pada sudut picu, 3,, 9 Perbding hasil pengukur,siulasi d perhitung dapat dilihat pada tabel 45 Tabel 45 Perbding perhitung, siulasi d hasil pengukur tegg keluar ( DC) No Sudut Perhitung Siulasi Pengukur of

6 DAFTAR PUSTAKA Gabar 48 Grafik perbding tegg keluar ratarata asingasing penyearah terkontrol Dari gabar 48 dapat dilihat karakteristik pengatur tegg keluar elalui pengatur sudut fasa Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pengatur tegg yg eiliki rentg paling luas adalah penyearah 3 fasa jebat penuh sei terkontrol d penyearah 1 fasa jebat penuh yaitu sebesar 18 Sedgk yg eiliki tegg paling besar adalah penyearah 3 fasa jebat penuh sei terkontrol d penyearah 3 fasa jebat penuh terkontrol I PENUTUP 51 Kesipul Berdasark pebuat, percg, penguji d alisa dapat diperoleh kesipul sebagai berikut: 1 Telah berhasil dibuat alat peicu thyristor untuk berbagai topologi penyearah deng enggunak ATMEGA8535 yg apu bekerja pada tegg 22 2 Rgkai daya pada penyearah terkontrol dapat enggunak suplai tegg Line to netral yg bervariasi ulai dari 5 hingga 22 3 Rentg pengatur tegg penyearah 3 fasa jebat penuh sei terkontrol d penyearah 1 fasa jebat penuh yaitu sebesar 18, sedgk pada penyearah 3 fasa setengah jebat rentg pengatur tegg hingga 15, sedgk pada penyearah 3 fasa terkontrol penuh rentg pengatur tegg sebesar Sar Beberapa sar untuk pengebg alat yg telah dibuat ditarya adalah: 1 Perlu alisa d studi lebih ljut untuk pengoperasi penyearah deng beb induktif d kapasitif 2 Perlu dicari rgkai zero cross detector yg apu bekerja pada rentg tegg yg luas tpa perlu elakuk penyeting ulg 1 Jacob M PhD, CC Halkias, PhD, Elektronika Terpadu, Penerbit Erlgga, Joseph A Edinister, MSE Seri Buku Schau: Teori D Soal Soal Rgkai Listrik Edisi kedua ERLANGGA: Jakarta, Lister, Rgkai d Mesin Listrik, Penerbit Erlgga,Jakarta, MohNed,Tore MUndeld,Willia P Robbins, Power Electronics : Converter, Applications, d Design, John Wiley d Sons Inc, Cada, P C Sen, Power Electronics, Tata McGrawHill, 1987 Rashid, Muhaad, Power Electronics circuits, devices, d applications, 1988, New Jersey : PrenticeHall International, Inc 7 Theraja, BL d AK, A Text Book of Technology olue II, Nirja Construction d Developent co(p) LTD, New Delhi, Wildi, Theodore, Electrical Machines, Drives, d Power Sstes 3rd, PrenticeHall International, Inc New Jersey, Zuhal, Dasar Tenaga Listrik D Elektronika Daya, Graedia, , Thyristor d Triac, Philips Seiconductors, 1999 BIODATA PENULIS Pdu Sdi Prataa L2F 4 499, Ketenaga Lahir di Searg 1 Noveber 198 Telah enepuh pendidik di TK Mardi Utoo Bulus, SD Bulus 2, SLTPN 27 Searg, SMUN 3 Searg d sekarg sedg enepuh pendidik Strata1 di Jurus Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Menyetujui, Dosen Pebibing Ir Agung Warsito DHET NIP of