PANDUAN PRAKTIKUM PRAKTIKUM KONVERTER AC DC THYRISTOR LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA
TATA TERTIB/KETENTUAN P R A K T I K U M KETENTUAN DAN TATA TERTIB : Praktikan dibagi k e dalam kelo mpo k-kelo mpo k masingmasing 3 ma hasisw a. Pembagian dilaksanakan pada praktikum yang pertama. Tiap kelompok akan menjalani 1 unit praktikum tiap pekannya. Praktikum akan dibagi ke dalam 2 tahapan : a. Pre-Tes (sesuai bab praktikumnya) : 30 menit b. Pelaksanaan Praktikum (Pengambilan Data) : 150 menit Praktikan harus sudah hadir di tempat 10 menit sebelum praktikum dimulai, jika terlambat lebih dari 10 menit tidak diperbolehkan mengikuti pretest. Apabila terlambat lebih dari 10 menit maka praktikan diharap mengganti jadwal praktikum di hari yang lain. Kemudian jika terlambat lebih dari 15 menit maka tidak diperkenankan inhal/mengganti praktikum pada hari lain. Dalam pelaksanaan praktikum, praktikan harus benarbenar aktif, serius, dan memperhatikan petunjuk-petunjuk asisten demi keamanan dan keselamatan bersama. Laporan Praktikum harus diselesaikan dan dikumpulkan paling lambat 1 (satu) minggu setelah pelaksanaan praktikum. Keterlambatan pengumpulan laporan akan dikenai sanksi yang melekat padanya. Inhal hanya diizinkan untuk praktikan yang berhalangan hadir dengan alasan yang jelas dan dengan Surat Izin yang ditunjukkan kepada Kepala Laboratorium Teknik Tenaga Listrik. Inhal dilaksanakan pada hari selanjutnya sesuai
kesepakatan dengan asisten dan dengan seijin Laboran. Perlu diperhatikan bahwa, inhal hanya diberikan 1 kali kesempatan dan batas maksimum inhal adalah 2 kali dengan konsekuensi yang melekat di dalamnya. Diwajibkan memakai sepatu dan kemeja (pemakaian kaos berkerah hanya disarankan), apabila memakai kaos oblog tak berkerah dan/atau memakai sandal dan/atau sepatu sandal, serta disarankan tidak memakai jaket. Apabila praktikan menggunakan/memakai salah satunya, praktikan akan diminta menggantinya. PENILAIAN : PRESENSI PRAKTIKUM PRE-TEST LAPORAN RESPONSI TOTAL : 10 poin : 10 poin : 15 poin : 35 poin : 40 poin : 100 poin +
DAFTAR ISI PRAKTIKUM PENYEARAH (SCR) TERKENDALI MENGGUNAKAN THYRISTOR PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM LEMBAR PENGAMATAN
PENYEARAH TERKENDALI MENGGUNAKAN THYRISTOR (SCR) 1. Maksud dan Tujuan Maksud: a. Mengetahui kinerja pengoperasian penyearah terkendali b. Mengetahui beberapa nilai: nilai time-averaged (linear), nilai penyearahan (rectification value), nilai RMS (root-mean-square value), ripple dan factor bentuk Tujuan: a. Menunjukkan dan mendeskripsikan time profile dari tegangan DC, arus DC dan profil tegangan yang disearahkan untuk beberapa variasi beban dan sudut penyulutan b. Menentukan karakteristik pengendalian pada penyearah terkendali c. Menentujan factor bentuk dan ripple 2. Prinsip Teoritis Penyearah Terkendali Penyearah terkendali yang paling sederhana adalah menggunakan Silicon Controlled Rectifier (SCR) atau lebih dikenal dengan istilah Thyristor. SCR merupakan salah satu komponen power electronic yang sudah umum digunakan sebagai saklar (switch). Pada dasarnya prinsip kerja mirip dengan transistor
untuk daya yang rendah, perbedaannya adalah SCR ini dapat digunakan pada tegangan dan arus besar (daya besar). Secara struktur penyusunnya dan lambing yang biasa digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1. Struktur dan Lambang SCR. SCR ini memiliki karakteristik terhadap tegangan dan arus seperti yang tersaji pada Gambar 1.2. Pada gambar tersebut tampak terlihat bahwa tegangan yang dapat dilewatkan oleh SCR sangat dipengaruhi oleh besarnya arus gate yang mencerminkan sudut penyulutan (gate angle atau firing angle).
Gambar 1.2. Kurva Karakteristik i-v SCR. Penyearah terkendali yang menggunakan SCR secara umum dapat dirangkaian seperti pada Gambar 1.3. Sehingga hasil penyearahan akan sepertihalnya penyearahan menggunakan diode, tetapi pada rangkaian ini dapat diatur/dikendalikan seperti yang disajikan pada Gambar 1.4. yang tampak terpotong, bagian terpotong itulah yang merupakan bagian dari pengendalian penyearahan ini.
Gambar 1.3. Rangkaian Sederhana Penyearah Terkendali Setengah Gelombang dengan 1 SCR. Gambar 1.4. Bentuk Gelombang Hasil Penyearahan Terkendali. (atas) Bentuk Gelombang yang terpotong akibat firing angle. (bawah) Bentuk Gelombang Firing Angle.
Pada praktikum ini akan dijalankan beberapa variasi pembebanan dari penyearahan terkendali ini, yaitu: - Beban Resistor murni - Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) - Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) ditambah dengan diode free-wheeling - Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC - Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC, ditambah dengan diode free-wheeling Di dalam menghitung tegangan dan arus pada rangkaian penyearah terkendali ini berlaku beberapa formula, yaitu: i. Penyearah terkendali dengan beban Resistor murni Untuk nilai rerata arus DC:
Untuk nilai RMS arus DC: Nilai Rerata untuk tegangan DC: Untuk nilai RMS tegangan DC: Untuk nilai karakteristik transfer rerata tegangan DC: ii. Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier)
Persamaan arus yang mengalir: Nilai rerata Arus DC: Nilai RMS arus DC: 1 α
iii. Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) ditambah dengan diode free-wheeling Arus yang melewati Thyristor: Arus yang mengalur Diode: Nilai rerata Arus DC secra teori:
iv. Penyearah terkendali dengan Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC Pada dasarnya sama dengan kondisi Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) v. Penyearah terkendali dengan Beban Non-linier, dalam praktikum ini digunakan motor DC, ditambah dengan diode free-wheeling vi. Pada dasarnya sama dengan kondisi Penyearah terkendali dengan Beban Resistor dan Induktor dipasang seri (beban linier) ditambah dengan diode free-wheeling Selain formula di atas, terdapat formula yang dapat digunakan diberbagai kondisi pembebanan, yaitu: formula untuk karakteristik transfer, factor bentuk dan ripple, seperti berikut: - Untuk karakteristik transfer - Faktor bentuk
- Ripple 1.3. Peralatan Praktikum Pada praktikum ini akan digunakan beberapa peralatan yang berupa modul, antara lain: - Trafo AC 220V/90V/45V - Power Supply 220 VAC - Modul Thyristor/SCR - Unit Kontrol - Beban Resistif dan induktif - Voltmeter dan Amperemeter - Osciloskop 1.4. Skema Rangkaian Praktikum
1.5. Langkah Praktikum Di dalam melaksanakan praktikum unit ini ada beberapa langkah yang harus dilaksanakan, antara lain: 1. Baca dahulu modul dan bahan materi yang diperlukan 2. Buatlah simulasi rangkaian yang mewakili unit praktikum ini (boleh menggunakan Matlab, Multisim, dan PowerSIM), hasil simulasi dicetak dan disampaikan sebelum praktikum dimulai 3. Jalankan simulasi yang telah dibuat dirumah 4. Cek kelengkapan peralatan dan alat ukur 5. Rangkailah sesuai yang ada di skema rangkaian 6. Setelah selesai merangkai, harap menghubungi asisten untuk pengecekan 7. Perhatikan lembar pengamatan, lihat apa saja data yang dibutuhkan 8. Jalankan sesuai permintaan lembar pengamatan, dan catatlah data yang dibutuhkan dengan mengubah-ubah sudut penyulutan (gate) pada thyristor untuk beberapa macam beban 9. Pengamatan yang dilakukan terdiri atas: a. Besar dan bentuk gelombang tegangan input atau primer trafo b. Besar dan bentuk gelombang tegangan sekonder trafo c. Besar dan bentuk gelombang tegangan output penyearah terkendali d. Besar arus input dan arus output penyearah terkendali 10. Buatlah kesimpulan sementara, kemudian fotokopi lembar pengamatan (asli untuk praktikan dan fotokopi untuk asisten)
1.6. Pertanyaan 1. Apa yang terjadi jika ripple tidak segera ditanggulangi? 2. Apa guna diode free-wheeling? Jelaskan prinsip kerjanya? 3. Apa kegunaan thyristor secara umum? 4. Sebutkan keuntungan dan kelemahan thyristor?
PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM
I. KERANGKA LAPORAN PRAKTIKUM 1. Bagian Awal Laporan Praktikum Judul praktikum disesuaikan dengan judul unit praktikum yang dilaksanakan dan dibuat laporannya. Pada bagian ini terdiri atas: - Cover Sampul Praktikum-harus berlogo UGM - Judul unit praktikum - Nama dan NIM praktikan - Tanggal praktikum dan sesi praktikum Pada bagian ini diperbolehkan dalam bentuk cetak/printing 2. Pendahuluan Pendahuluan ini terdiri atas: - Dasar teori Tulislah dasar teori seperlunya yang sangat menunjang penulisan pada bagian pembahasan. Bagian ini dapat menyadur dari buku maupun sumber referensi lainnya yang nantinya ditulis pada bagian Daftar Pustaka - Skema Praktikum Gambarlah rangkaian yang digunakan pada praktikum yang dijalankan, baik rangkaian sederhana, rangkaian ekuivalen, dan rangkaian lengkap.
Pada bagian Pendahuluan ini harus berupa tulisan tangan dan tidak diperkenankan menggunakan metode cetak/printing. 3. Pembahasan Pada bagian ini terdiri atas: - Grafik hasil pengamatan Hasil pengamatan yang diperoleh selama praktikum divisualisasikan/digambarkan ke dalam suatu grafik (jumlah dan komposisi grafik terserah praktikan) - Pembahasan hasil pengamatan Bagian ini merupakan bagian batang tubuh dari laporan praktikum. Pada bagian ini harus menjelaskan apa saja yang terjadi dan penyebab terjadinya kejadian yang muncul selama praktikum. Serta menjelaskan hasil praktikum yang telah dilaksanakan. Penjelasan dan pembahasan pada bagian ini harus sejelas-jelasnya namun jangan terlalu banyak. Pada bagian ini harus ditulis dengan tangan dan tidak diperbolehkan menggunakan metode cetak/printing. 4. Kesimpulan Pada bagian ini menyajikan kesimpulan dari hasil pembahasan yang disajikan pada bagian sebelumnya. Kesimpulan bukan merupakan ringkasan pembahasan, sehingga simpulkan secara tepat apa yang dibahas. Bagian ini juga harus ditulis tangan dan tidak diperkenankan menggunakan metode cetak/printing.
5. Jawaban Pertanyaan Pada bagian ini merupakan bagian jawaban atas pertanyaan yang diberikan kepada praktikan yang diambil dari panduan praktikum untuk setiap unitnya. Bagian ini harus mutlak ada dan harus berupa tulisan tangan (tidak diperkenankan berupa hasil cetak/printing termasuk fotokopi) 6. Daftar Pustaka Merupakan bagian dari laporan praktikum yang menyajikan sumber referensi yang digunakan praktikan untuk menyusun bagian pendahuluan dan pembahasan. Bagian ini harus mutlak ada dan harus berupa tulisan tangan (tidak diperkenankan berupa hasil cetak/printing termasuk fotokopi) 7. Lampiran Laporan Sementara (Hasil Pengamatan) Hasil pengamatan/laporan sementara dilampirkan sebagai bukti praktikan telah melaksanakan praktikum sesuai unit yang dilaksanakan. Apabila bagian ini tidak ada maka laporan praktikum dinyatakan ditolak. Kerangka laporan ini bersifat mutlak dan harus ada pada setiap laporan praktikum. Apabila salah satu poin di atas tidak terdapat di dalam laporan praktikum maka laporan praktikum akan tetap diterima tetapi akan mengalami pengurangan nilai laporan.
II. KETENTUAN DAN TATA TERTIB LAPORAN PRAKTIKUM 1. Batas pengumpulan laporan praktikum adalah 1 (minggu) tanpa ada toleransi, apabila melanggar akan dikenakan sanksi yang berlaku. 2. Laporan praktikum adalah hasil karya individu yang dapat/bisa merupakan hasil diskusi bersama (tapi bukan hasil karya bersama), apabila terdapat laporan praktikum yang mem-fotokopi, menyalin, menyadur, meng-plagiat akan dikenakan sanksi. 3. Apabila hendak menggunakan laporan praktikum praktikan lain sebagai referensi harus mencantumkan laporan praktikum referensi. Apabila tidak mencantumkan namun diketahui terdapat kemiripan atau kesamaan dengan laporan praktikum praktikan lain, maka akan dicap sebagai plagiat (lihat poin ke-2 di atas). 4. Laporan praktikum harus menggunakan kertas HVS-A4 dan menggunakan tinta hitam, apabila tidak sesuai maka diminta untuk menyesuaikan. 5. Sanksi yang berlaku: a. Apabila terlambat mengumpulkan laporan; i. Kurang dari 1 jam : pengurangan nilai pada bagian kedisiplinan
ii. Lebih dari 1 jam : pengurangan nilai total laporan pada unit bersangkutan iii. Lebih dari 1 hari : pengurangan nilai total laporan mencapai 50% dari poin yang diperoleh iv. Hingga akhir masa praktikum belum mengumpulkan maka nilai praktikum tidak akan dikeluarkan hingga melengkapi kekurangan yang ada b. Apabila mem-fotokopi, menyalin, mem-plagiat laporan praktikum praktikan lain, maka: i. Membagi nilai maksimal yang diperoleh dengan jumlah laporan yang sama (isi dan tulisannya) ii. Pengurangan nilai total laporan praktikum iii. Pemberian nilai 0 (nol) pada nilai total laporan praktikum iv. Pembatalan nilai harian untuk unit yang bersangkutan
III. CONTOH COVER PRAKTIKUM
LEMBAR PENGAMATAN
Laporan Sementara PENYEARAH TERKENDALI MENGGUNAKAN THYRISTOR (SCR) Data Hasil Pengamatan: Sudut Penyulutan 0 30 60 120 Pembebanan R R+L M R R+L M R R+L M R R+L M Satuan Tegangan (V) Arus (I) Kecepatan (n) R Bentuk Gelombang Tegangan Output R+L M
Analisis hasil pengamatan:
Kesimpulan: Tanggal: Nama Praktikan: NIM Asisten: 1... ( ) 1.. 2... ( ) 2.. 3... ( )