PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG DAN GELOMBANG PENUH TAK TERKENDALI TIGA FASA LAPORAN PROYEK AKHIR Disusun Oleh : ENRIECO FORZA AZZUARRA 3211411006 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BATAM 2017
SETENGAH GELOMBANG DAN GELOMBANG PENUH TAK TERKENDALI TIGA FASA LAPORAN PROYEK AKHIR Oleh : ENRIECO FORZA AZZUARRA 3211411006 Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Batam PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BATAM 2017
Trainer Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh Tak Terkendali Tiga Fasa Nama mahasiswa : Enrieco Forza Azzuarra NIM : 3211411006 Pembimbing Email : M. Syafei Gozali, S.T., M.T. : enriecoforza22@ymail.com ABSTRAK Secara prinsip, rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa terdiri dari transformator satu fasa yang dihubungkan secara wye pada sisi primer dan sekunder, dioda, dan kapasitor. Dimana rangkaian ini berfungsi mengubah tegangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Pada Proyek Akhir ini dibuat trainer penyearah tidak terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa. Sumber tegangan input yang digunakan pada trainer kit ini adalah tegangan tiga fasa 380 V, yang selanjutnya sumber tersebut di turunkan menjadi 20.7 V menggunakan transformator. Hasil beban yang di ukur dari penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh menghasilkan tegangan output yang berbeda, adapun pada gelombang penuh pada beban R ialah 19.848 V, pada beban L 14.886 V, dan pada beban C 13.232V. Sedangkan pada setengah gelombang beban R menghasilkan tegangan output sebesar 8.632 V, pada beban L menghasilkan 8.881 V, dan pada beban C sebesar 5.419 V. Kata kunci : Penyearah, Dioda, Setengah Gelombang, Gelombang Penuh.
HALF WAVE RECTIFIER AND FULL WAVE RECTIFIER OF THREE PHASE UNCONTROLLED Student Name : Enrieco Forza Azzuarra NIM : 3211411006 Supervisor Email : M. Syafei Gozali, S.T., M.T. : enriecoforza22@ymail.com ABSTRACT In principle, the half wave rectifiers and full wave rectifiers of three phase consist of a single phase transformer connected wye on the primary and secondary sides, diodes, and capacitors. This circuit serves to convert alternating voltage (AC) into direct voltage (DC). In this Last Project, the rectifier trainer made uncontrolled half wave and three phase full wave. The input voltage source used in this trainer is a three-phase voltage of 380 V, which is then downgraded to 20.7 V using a transformer. The measured load results from half wave and full wave rectifiers produce different output voltages, as for the full wave at load R is 19.848 V, at load L is 14.886 V, and at load C is 13.232 V. While at half-wave load R produce output voltage equal to 8,632 V, at load L yield 8,881 V, and at load C equal to 5,419 V. Keywords : Rectifier, Diode, Half Wave, Full Wave.
KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT karena Rahmat dan KaruniaNya-lah Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini tepat pada waktunya dengan judul Trainer Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh Tak Terkendali Tiga Fasa. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program Diploma III Teknik Elektronika di Politeknik Negeri Batam.Selama mengikuti pendidikan DIII Teknik Elektronika sampai dengan proses penyelesaian Tugas Akhir, berbagai pihak telah memberikan fasilitas, membantu, membina dan membimbing penulis. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih, khususnya kepada : 1. Allah SWT. Allah SWT atas rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat meyelesaikan tugasakhir ini. 2. Kedua orang tua dan keluarga tercinta atas dukungan, baik doa maupun material yang tak ternilai harganya dan sangat membantupenulis. 3. Bapak Dr. Budi Sugandi,S.T,. M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 4. Bapak Abdullah Sani, S.ST., M.Sc. selaku Ketua Program Studi DIII Teknik Elektronika. 5. Bapak M. Syafei Gozali, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama penyusunan tugas akhir ini. 6. Bapak Arif F. Juwito, S.T., M.Eng. dan Bapak Handri Toar, S.ST. selaku dosen penguji yang telah banyak memberi masukan dan saran yang membangun dalam pengerjaan tugas akhir ini. 7. Bapak dan ibu dosen khususnya jurusan Teknik Elektronika di Politeknik Negeri Batam yang telah membekali penulis dengan beberapa ilmu yang berguna. 8. Teman teman seperjuangan mahasiswa jurusan Teknik Elektronika angkatan 2014, yang telah banyak berdiskusi dan bekerjasama dengan penulis selama masa pendidikan di Politeknik Negeri Batam. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas
akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
ix
DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... i LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.5 Sistematika Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Dioda... 4 2.1.1 Forward Bias... 5 2.1.2 Reverse Bias... 6 2.2 Rangkaian Penyearah... 7 2.1.3 Penyearah Tiga Fasa Setengah Gelombang Tak Terkendali... 5 2.1.4 Penyearah Tiga Fasa Gelombang Penuh Tak Terkendali... 9 BAB III PERANCANGAN SISTEM... 11 3.1 Langkah Penelitian... 11 x
3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)... 11 3.2.1 Desain Mekanik... 12 3.2.2 Desain Rangkaian Elektronika... 12 3.2.3 Desain Rangkaian Transformator... 13 3.2.4 Desain Dimensi... 14 3.3 Instrumen Penelitian... 15 3.3.1 Tempat Pengujian dan Pengambilan Data... 15 3.3.2 Alat Ukur Pengujian... 15 3.4 Modul Praktikum... 16 BAB IV HASIL DAN ANALISA... 20 4.1 Pengujian Output Terhadap Penyearah... 20 4.2.1 Rangkaian Gelombang Penuh... 20 4.2.2 Rangkaian Setengah Gelombang... 24 BAB V PENUTUP... 29 5.1 Kesimpulan... 29 5.2 Saran... 29 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN... xiii BIOGRAFI PENULIS... xix xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Lambang Dioda... 5 Gambar 2.2 Forward Bias... 6 Gambar 2.3 Reverse Bias... 6 Gambar 2.4 Penyearah Setengah Gelombang Tiga Fasa Tak Kendali... 8 Gambar 2.5 Penyearah Gelombang Penuh Tiga Fasa Tak Kendali... 9 Gambar 3.1 Diagram Blok... 11 Gambar 3.2 Desain Mekanik... 12 Gambar 3.3 Desain Skematik... 13 Gambar 3.4 Desain Rangkaian Transformator... 13 Gambar 3.5 Dimensi Atas... 14 Gambar 3.6 Dimensi Depan... 14 Gambar 3.7 Dimensi Samping... 14 Gambar 3.8 Multimeter Digital... 15 Gambar 3.9 Osiloskop... 16 Gambar 3.10 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang... 17 Gambar 3.11 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh... 18 Gambar 4.1 Penyearah Gelombang Penuh... 20 Gambar 4.2 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban R... 21 Gambar 4.3 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban L... 22 Gambar 4.4 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban C... 23
Gambar 4.5 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban Lampu... 24 Gambar 4.6 Gelombang Penuh... 24 Gambar 4.7 Hasil Output dari Penyearah setengah gelombang tiga fasa terhadap beban R... 25 Gambar 4.8 Hasil Output dari Penyearah setengah gelombang tiga fasa terhadap beban L... 26 Gambar 4.9 Hasil Output dari Penyearah setengah gelombang tiga fasa terhadap beban C... 27 Gambar 4.10 Hasil Output dari Penyearah setengah gelombang tiga fasa terhadap beban Lampu... 28
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Modul Praktikum... 18 Tabel 4.1 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban R... 21 Tabel 4.2 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban L... 22 Tabel 4.3 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban C... 23 Tabel 4.1 Pengujian Setengah Gelombang pada Beban R... 25 Tabel 4.2 Pengujian Setengah Gelombang pada Beban L... 26 Tabel 4.3 Pengujian Setengah Gelombang pada Beban C... 27 Tabel Lebar Jalur Rangkaian... xiii Tabel Jarak Jalur Rangkaian... xiv Tabel Ukuran Lubang Komponen Elektronika... xiv
1.1 Latar Belakang Masalah BAB 1 PENDAHULUAN Sebagian besar peralatan elektronika menggunakan sumber daya listrik 220 volt / 50 Hz dari PLN. Beberapa peralatan seperti radio atau tape kecil menggunakan baterai sebagai sumber tegangan namun sebagian menggunakan listrik PLN sebagai sumber tenaganya. Untuk itu dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat mengubah arus listrik bolak-balik (AC) dari PLN menjadi arus listrik searah (DC). Komponen yang melaksanakan konversi ini disebut dengan rangkaian penyearah gelombang yang dalam perkembangannya dikembangkan menjadi suatu catu daya. Secara prinsip, rangkaian penyearah gelombang terdiri dari transformator, dioda, dan kapasitor. Transformator merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menurunkan dan menaikkan tegangan. Kondensator atau kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan untuk sementara waktu dan merupakan filter (penyaring) pada rangkaian rectifier. Dioda merupakan komponen aktif yang digunakan sebagai penyearah arus listrik, pengaman arus dan tegangan listrik, serta pemblokir arus dan tegangan listrik. Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang mengubah gelombang sinus AC (Alternating Current) menjadi deretan pulsa DC (Direct Current). Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk memperoleh arus DC halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronika. Bentuk dari suatu rangkaian penyearah adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dan rangkaian penyearah gelombang penuh. 1.2 Perumusan Masalah Berikut rumusan masalah yang akan dihadapi dalam proses pengerjaan proyek akhir ini. 1. Bagaimana mendesain trainerkit penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh tidak terkendali 3 fasa
2. Bagaimana penerapan dioda sebagai suatu komponen penyearah? 3. Bagaimana prinsip kerja rangkaian penyearah setengah gelombang? 4. Bagaimana prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh? 1.3 Batasan Masalah Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir ini, adalah : 1. Hanya menjelaskan apa yang dimaksud dengan penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang tidak terkendali. 2. Hanya membahas mengenai pengubah gelombang sinus AC menjadi gelombang pulsa DC. 3. Hanya menjelaskan komponen penyearah dalam penerapan dioda. 1.4 Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Memahami cara mendesain trainerkit penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh 3 fasa. 2. Memahami prinsip dioda sebagai penyearah. 3. Memahami prinsip kerja rangkaian setengah gelombang. 4. Memahami prinsip kerja rangkaian gelombang penuh. 5. Membuat modul praktikum 1.5 Sistematika Penulisan Dalam pembuatan laporan proyek akhir, penulis menyusun laporan terdiri dari beberapa bab dengan sistematika penulisan seperti di bawah ini : BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, serta sistematika penulisan poposal proyek akhir.
BAB 2 DASAR TEORI Bab ini berisi tentang teori yang mendukung pemecahan masalah dalam proyek akhir ini. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM Bab ini menjelaskan tahapan perencanaan, pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras. BAB 4 HASILDAN ANALISA Bab ini menjelaskan tentang cara pengujian dan analisa sistem yang disajikan dalam bentuk data-data teknis yang menjelaskan kerja sistem. BAB 5 PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari hasil pengujian serta saransaran yang dapat membantu pengembangan alat lebih lanjut.
BAB 2 DASAR TEORI [1] Rangkaian elektronika daya merupakan suatu rangkaian listrik yang dapat mengubah sumber daya listrik dari bentuk gelombang tertentu (seperti bentuk gelombang sinusoida) menjadi sumber dayalistrik dengan bentuk gelombang lain (seperti gelombang nonsinusoida) dengan menggunakan piranti semikonduktor daya. Semikonduktor dayamemiliki peran penting dalam rangkaian elektronika daya.semikonduktor daya dalam rangkaian elektronika daya umumnya dioperasikan sebagai pensakelar (switching), pengubah (converting), dan pengatur (controlling) sesuai dengan unjuk kerja rangkaian elektronika daya yang diinginkan. Penggunaan semikonduktor yang dioperasikan sebagai sakelardalam suatu rangkaian elektronika memiliki keuntungan dapat menaikkan efisiensi dan performasi rangkaian karena rugi daya yang terjadi relatif kecil. Seperti karakteristik sakelar pada umumnya,karakteristik semi konduktor daya yang dioperasikan sebagai sakelarmemiliki dua keadaan, yaitu: kondisi ON dan kondisi OFF. Hal iniberarti, rangkaian dalam keadaan tertutup atau terbuka. Dalam kondisi ideal, semi konduktor daya yang dioperasikan sebagai sekelar hanya menyerap daya yang relatif kecil baik saat kondisi ON maupun OFF atau bahkan dalam kondisi tertentu daya yang diserap dapat diabaikan (nol). Keuntungan lain dari proses pensakelaran ini dapatdilakukan sekaligus proses pengubahan atau proses pengaturan.karena keistimewaan inilah semikonduktor daya banyak digunakandalam pengaturan daya listrik. 2.1 Dioda [3] Dioda adalah satu komponen lain yang penting dalam elektronika, dalam skema rangkaian, dioda di lambangkan seperti dalam gambar 2.1. Dari lambang sudah dilihat bahwa arah arus mempengaruhi sifat dari dioda. Satu sisi dari diode disebut anoda, yang lain katoda. Katoda ada pada ujung depan dari segitiga.
Komponen dioda sering berbentuk silinder kecil dan biasanya diberi lingkaran pada katoda untuk menunjukkan posisi garis dalam lambang. Gambar 2.1 Lambang Dioda 2.1.1 Forward Bias [3] Dapat dilihat pada gambar 2.2 memperlihatkan suatu sumber tegangan DC pada sebuah dioda. Kutub positif dihubungkan pada bahan tipe p, dan kutub negative pada bahan tipe n. Hubungan ini bisa kita sebut forward bias. Untuk membantu mengingat, perhatikan bahwa kutub (+) dihubungkan pada sisi positif (p) dan kutub ( ) pada sisi negatif (-). Arus forward bias dapat menghasilkan arus yang besar. Kutub negatif dari sumber menolak elektron bebas di dalam daerah kearah junction. Elektron yang mendapat tambahan energi ini dapat melewati junction dan jatuh kedalam hole. Rekombinasi terjadi pada jarak yang bervariasi dari junction, bergantung pada berapa lama suatu elektron bebas dapat menghindari kejatuhannya ke dalam hole. Kemungkinan besar terjadinya rekombinasi adalah di dekat junction. Bila elektron bebas jatuh kedalam hole, mereka akan menjadi elektron valensi. Kemudian, sebagai elektron valensi terus bergerak ke kiri melalui hole di dalam bahan p. bila elektron valensi mencapai ujung kiri kristal, mereka meninggalkan kristal dan mengalir ke dalam kutub positif dari sumber. Di bawah ini adalah kejadian yang dialami sebuah elektron di dalam gambar 2.2, bila bergerak dari kutub negatif ke kutub positif dari suatu baterai sebagai berikut. 1. Setelah meninggalkan kutub negative, ia memasuki ujung kanan kristal. 2. Ia bergerak melalui daerah n sebagai elektron bebas. 3. Dekat junction ia bergabung dan menjadi electron valensi.
4. Ia bergerak melalui daerah p sebagai elektron valensi. Setelah meninggalkan ujung kiri kristal, mengalir ke dalam kutub positif sumber. Gambar 2.2 Forward Bias 2.1.2 Reverse Bias [3] Hubungan reverse bias bisa dilihat pada gambar 2.3 memaksa elektron bebas di dalam daerah n berpindah dari junction kearah terminal positif sumber, hole di dalam daerah p juga bergerak menjauhi junction kearah terminal negatif. Gerakan elektron akan meninggalkan lebih banyak lagi ion negatif. Akibatnya lapisan kosong menjadi lebih besar. Makin besar tegangan reverse bias, makin lebar pula lapisan kosong terjadi. Lapisan kosong akan berhenti melebar bila beda potensialnya menyamai tegangan sumber. Gambar 2.3 adalah suatu cara untuk melihat ide yang sama. Bila diberikan reverse bias, maka elektron jalur konduksi dan hole bergerak menjauhi junction. Lapisan kosong menjadi semakin lebar sampai beda potensialnya sama dengan tegangan sumber. Bila ini terjadi, elektron dan hole akan berhenti bergerak. Gambar 2.3 Reverse Bias
2.2 Rangkaian Penyearah [2] Rangkaian penyearah adalah suatu rangkaian yang mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Terdapat beberapa jenis rangkaian penyearah, yang masingmasing jenis memberikan hasil yang berbeda-beda terhadap bentuk tegangan DC yang keluar. Perbandingan antara tegangan DC yang keluar terhadap tegangan AC yang ikut serta pada hasil output nya, dinamakan faktor ripple (riak) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut 2.1 r = Komponen ac Komponen dc x 100%... Yang komponen DC nya adalah harga rata-rata tegangan DC pada output nya. Ini dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut. Vdc = 1 t V Ot dt... 2.2 Keterangan: Vdc = Tegangan DC t = Waktu = Tegangan Awal V O Komponen AC adalah harga rms dari tegangan AC yang keluar.komponen AC ini tercampur dengan komponen DC nya. Karena harus memisahkan lebih dahulu komponen DC nya. Untuk menghitung faktor ripple ini, digunakan suatu rumus pendekatan yaitu sebagai berikut. r = ( Vrms 2 ) 1 x 100%... Vdc 2.3 Keterangan: r = Ripple (Riak) Vrms = Tegangan Rata-Rata Vdc = Tegangan DC
Dimana V rms ini merupakan harga rms total dari tegangan output nya. Dan ini dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut. Vrms = 1 T V ot 2 dt... 2.4 Keterangan: T = Periode 2.2.1 Penyearah Tiga Fasa Setengah Gelombang Tak Terkendali Gambar 2.4 Penyearah setengah gelombang tiga fasa tidak terkendali [4] Penyearah tiga fasa tidak terkendali setengah gelombang menggunakan tiga buah dioda sebagai saklar dayanya. Rangkaian penyearah tiga fasa tidak terkendali setengah gelombang seperti ditunjukkan pada gambar 2.4. [4] Masing-masing dioda konduksi selama 120. Dioda fasa R konduksi pada sudut 300-360 dan 0-60. Dioda fasa S konduksi pada sudut 60-180, sedangkan dioda fasa T konduksi pada sudut 180-300. Tegangan dan arus output rata-rata untuk beban R sebagai berikut. 5π Vm Vdc = 1 3 6 2π π sin ωt dωt = 3 = 0.83Vm 2π 3 6... 2.5 Keterangan: Vm = Tegangan Puncak
Idc = VDC... 2.6 R Keterangan: Idc = Arus DC Tegangan dan arus rms output dirumuskan sebagai berikut. Vrms = 1 5π/6 (Vm sin dωt 2π/3 π/6 3V2 m 4π [2π 3 + 3 2 ] = 0.84Vm... 2.7 = Irms = Vrms R 2.8... Keterangan: Irms = Arus Rata-Rata Jika sisi sekunder trafo dibuat hubungan bintang, maka arus rms input penyearah adalah sebagai berikut. Vrms = Im 1 2π (π + 3 3 ) = 0.481Im dengan Im = 4 Vm R... 2.9 Keterangan: Im = Arus Puncak Diketahui FF = 1.0165, RF = 0.182, dan efisiensi : 0.968. 2.2.2 Penyearah Tiga Fasa Gelombang Penuh Tak Terkendali
Gambar 2.5 Penyearah gelombang penuh tiga fasa tidak terkendali Penyearah tiga fasa tidak terkendali gelombang penuh menggunakan tiga buah dioda sebagai saklar dayanya. Skema penyearah tiga fasa tidak terkendali gelombang penuh 2.5. Tegangan dan arus output rata-rata untuk beban R sebagai berikut. 2π 3 π 2π 3 VDC = 6 3 3 3Vm sin ωt dωt = Vm = π 1.654Vm... 2.10 IDC = VDC R 2.11... Tegangan dan arus rms output dirumuskan sebagai berikut. Vrms = 9 2π 3 π (Vmsin π ωt)2 dωt 3 = Vm 3 2 + 9 3 4π = 1.655Vm... 2.12 Irms = Vrms R 2.13...
Arus rms pada sisi sekunder trafo sebagai berikut. Vrms = Im 2 π (π 6 + 3 4 ) = 0.78Im... 2.14 Arus rms yang melalui dioda sebagai berikut. Id=Im= 1 π (π 6 + 3 4 ) 0.552 Im dengan Im = 1.73 Vm R... 2.15 Diketahui Efisiensi : 0.998, RF: 0.042, dan FF : 1.0009. 3.1. Langkah Penelitian BAB 3 PERANCANGAN SISTEM Rancangan atau tahapan penelitian untuk menjawab perumusan masalah proyek akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan alat trainer untuk pembelajaran penyearah tak terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa. 2. Penelitian terhadap gelombang yang terjadi pada tak kendali setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa. 3. Pengujian pada alat trainer untuk kebutuhan pembalajaran. 3.2. Perancangan Perangkat Keras
Berikut ini dijelaskan mengenai diagram blok perancangan atau permodelan sistem pada proyek akhir ini secara garis besar. Perancangan keseluruhan bertujuan untuk merealisasikan trainer penyearah tak kendali setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa, hal tersebut tergambar dalam diagram blok pada gambar 3.1. Sumber AC Tiga Fasa Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang atau Gelombang Penuh Output Gambar 3.1 Diagram Blok Penjelasan blok diagram sebagai berikut : a. Tegangan tiga fasa digunakan untuk memberikan input tegangan pada trainer. b. Modul digunakan sebagai tempat untuk pengaturan dan perubahan penyearah setengan gelombang tiga fasa. c. Output digunakan sebagai media untuk menampilkan dengan memasang alat membaca gelombang pada modul trainer. 3.2.1. Desain Mekanik
Gambar 3.2 Desain Mekanik Keterangan desain mekanik adalah sebagai berikut. Modul trainer yang digunakan sebagai tempat untuk melakukan simulasi pada alat untuk membaca output tegangan dan gelombang. 3.2.2 Desain Rangkaian Elektronika Rangkaian pengontrolan ini terdiri dari beberapa rangkaian elektronika yang bekerja dalam satu sistem. Supply yang digunakan yaitu tegangan tiga fasa dengan tegangan 380V AC, kemudian didalam alirkan kedalam modul yang sudah terdapat belum terangkai rangkaian apapun sehingga trainerkit tersebut bias digunakan untuk penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa. Hal tersebut adalah design skematik penyearah tiga fasa pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Desain Skematik PCB 3.2.3 Desain Rangkaian Transformator Gambar 3.4 Desain Rangkaian Transformator
3.2.4 Desain Dimensi Gambar 3.5 Dimensi Atas Gambar 3.6 Dimensi Depan Gambar 3.7 Dimensi Samping
3.3 Instrumen Penelitian 3.3.1 Tempat Pengujian dan Pengambilan Data Pengambilan data pengujian Penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa tak terkendali dilakukan di Laboratorium MRW Politeknik Negeri Batam pada bulan Desember 2016. 3.3.2 Alat Ukur Pengujian Alat ukur yang digunakan dalam proses pengujian dan pengambilan data adalah sebagai berikut. 1. Multimeter Digital Multimeter yang digunakan adalah multimeter digital merk Sanwa CD800a. Multimeter digunakan mengecek keadaan komponen. 2. Osiloskop Gambar 3.8 Multimeter Digital Sanwa CD800a Osiloskop digunakan untuk mengukur tegangan / frekuensi dan menampilkan bentuk gelombang output dari setengah gelombang dan gelombang.
3.4 Modul Praktikum Tujuan : Dasar Teori Gambar 3.9 Osiloskop 1. Mengetahui cara kerja dioda. 2. Memahami prinsip kerja penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh tiga fasa Dioda adalah satu komponen lain yang penting dalam elektronika. arah arus mempengaruhi sifat dari dioda. Satu sisi dari diode disebut anoda, yang lain katoda. Kutub positif dihubungkan pada bahan tipe p, dan kutub negative pada bahan tipe n. Hubungan ini bisa kita sebut forward bias. Arus forward bias dapat menghasilkan arus yang besar. Kutub negatif dari sumber menolak electron bebas di dalam daerah kearah junction. Bila diberikan reverse bias, maka electron jalur konduksi dan hole bergerak menjauhi junction. Lapisan kosong menjadi semakin lebar sampai beda potensialnya sama dengan tegangan sumber. Bila ini terjadi, electron dan hole akan berhenti bergerak. Rangkaian penyearah adalah suatu rangkaian yang mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). penyearah tiga fasa tidak terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh menggunakan tiga buah diode sebagai saklar dayanya. Masingmasing dioda konduksi selama 120. Dioda fasa R konduksi pada sudut 300-360 dan 0-60. Dioda fasa S konduksi pada sudut 60-180, sedangkan dioda fasa T konduksi pada sudut 180-300.
Komponen : Dioda 6 A Papan PCB atau Protoboard Resistor 10W 82 Ω Kapasitor 3300 µf Induktor Lampu 24 V 6 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah Alat : Multimeter Osciloskop Kabel Jumper 1 buah 1 buah Secukupnya Cara Kerja : 1. Siapkan alat dan komponen yang diperlukan. 2. Rangkailah penyearah setengah gelombang pada gambar 3.7. Gambar 3.10 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
3. Tentukan beban yang akan digunakan beban R, L, C, atau lampu. 4. Lihat dan gambar gelombang yang dihasilkan osciloskop pada setiap beban yang berbeda. 5. Kemudian rangkai pula penyearah gelombang penuh pada gambar 3.8. 6. Lakukan hal yang sama seperti pada langkah 3 dan 4. 7. Masukkan gambar pada tabel. Gambar 3.11 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Tabel 3.1 Modul Praktikum Nama Rangakain Beban Gambar Resistor Penyearah Setngah Gelombang Induktor Kapasitor
Lampu Penyearah Gelombang Penuh Resistor Induktor Kapasitor Lampu Pertanyaan : 1. Bagaimana pengaruh terhadap bentuk gelombang pada saat beban berbeda? Jelaskan! 2. Apakah bentuk gelombang pada penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh sama? Jika berbeda, jelaskan perbedaannya!
BAB 4 HASIL DAN ANALISA 4.1. Pengujian Output Terhadap Penyearah 4.1.1 Rangkaian Gelombang Penuh Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil gelombang dari peyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban (R,L,C, dan lampu). Pengujian dilakukan untuk melihat gelombang dengan menggunakan osiloslop. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan sumber 380 dan merangkai dengan rangkaian gelombang penuh tiga fasa. Rangkaian sesuai dengan Gambar 4.1 Gambar 4.1 Skema Pengambilan Data Penyearah gelombang penuh
Gambar 4.2 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban R Tabel 4.1 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban R Description Pk-Pk Vrms Irms Vdc Idc Vmaks Vmin Value 12 V 0.113 V 0.0013 A 19.848 V 0.24 A 12 V 10.4 V
Gambar 4.3 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban L Tabel 4.2 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban L Description Pk-Pk Vrms Irms Vdc Idc Vmaks Vmin Value 8.28 V 2.34 V 0.78 A 14.886 V 4.962 A 9 V 7.2 V
Gambar 4.4Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban C Tabel 4.3 Pengujian Gelombang Penuh pada Beban C Description Pk-Pk Vrms Irms Vdc Idc Vmaks Vmin Value 6.4 V 0.0235 V 0,0086 A 13.232 V 0.043 A 8 V 4.8 V
Gambar 4.5 Hasil Output dari Penyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban Lampu 4.1.2 Rangkaian Setengah Gelombang Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil gelombang dari peyearah gelombang penuh tiga fasa terhadap beban (R,L,C, dan Lampu). Pengujian dilakukan untuk melihat gelombang dengan menggunakan osiloslop. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan sumber 380 dan merangkai dengan rangkaian gelombang penuh tiga fasa. Rangkaian sesuai dengan Gambar 4.5 Gambar 4.6 Penyearah Setengah gelombang
Gambar 4.7 Hasil Output dari Penyearah Setengah gelombang tiga fasa terhadap beban R Tabel 4.4 Pengujian Setengah Gelombang pada Beban R Description Value Pk-Pk 10.2V Vrms 0,259 V Irms 0,0023 A Vdc 8.632 V Idc 0.159 A Vmaks 10.4 V Vmin 9.8 V
Gambar 4.8 Hasil Output dari Penyearah Setengah gelombang tiga fasa terhadap beban L Tabel 4.5 Pengujian Setengah Gelomang pada Beban L Description Pk-Pk Vrms Irms Vdc Idc Vmaks Vmin Value 8.6 V 1.725 V 0.575 A 8,881 V 2,960 A 10.7 V 8.4 V
Gambar 4.9 Hasil Output dari Penyearah Setengah gelombang tiga fasa terhadap beban C Tabel 4.6 Pengujian Setengah Gelomang pada Beban C Description Pk-Pk Vrms Irms Vdc Idc Vmaks Vmin Value 5.7 V 0.103 V 0.0039 A 5.419 V 0.019 A 6.53 V 3.94 V
Gambar 4.10 Hasil Output dari Penyearah Setengah gelombang tiga fasa terhadap beban Lampu Gelombang pada gambar diatas, merupakan gelombang hasil output dari penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. Terlihat dengan jelas gambar diatas menunjukan terdapatnya 3 gelombang dengan perbedaan fasa 120 derajat. umumnya, untuk tegangan fasa-fasa (R-S,S-T,R-T) itu bernilai 380 V. Untuk tegangan fasa-netral bernilai 220 V. Hasil dari rangkaian setengah gelombang maupun gelombang penuh, akan ada perbedaan waktu yg menyebabkan hasil gelombang dari fasa R, fasa S, fasa T akan muncul tidak akan sama. Pada gambar di atas sudah jelas apabila kita meemberi beban yg berbeda maka bentuk gelombangnya juga akan berbeda.
BAB 5 PENUTUP 5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut. 1. Dioda dapat menyearah tegangan dari gelombang sinus menjadi gelombang searah 2. Hasil dari rangkaian setengah gelombang maupun gelombang penuh, akan ada perbedaan waktu yg menyebabkan hasil gelombang dari fasa R, fasa S, fasa T akan muncul tidak akan sama. 3. Trainerkit ini memiliki sumber 380 V, tegangan tersebut di turunkan menjadi 20.7 V menggunakan transformator dan menghasilkan output yang berbeda-beda sesuai dengan beban yang dipakai rangkaian tersebut. 5.2. Saran Beberapa hal yang diharapkan dapat dipertimbangkan untuk dikembangkan lagi seperti dijelaskan dibawah ini. 1. Pelajari tentang penyearah lebih dalam dan lebih luas lagi. 2. Pahami setiap komponen yang akan di gunakan, usahakan komponen yang digunakan sesuai dengan spesifikasi. DAFTAR PUSTAKA
[1] Zuhal. 1988. DASAR TEKNIK TENAGA LISTRIK DAN ELEKTRONIKA DAYA.. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama [2] Setiawan, Putra. RANGKAIAN PENYEARAH. 01 Desember 2003. https://www.academia.edu/7602895/rangkaian_p ENYEARAH_FILTER_REGULATOR_ZENER_REGULATOR _TRANSISTOR_SERI_REGULATOR_TEGANGAN_PENYE ARAH_TIGA_FASA_ [3] Malvino, Albert Paul, Ph D. 2003, Prinsip-prinsip Elektronika, Edisi Ketiga Jilid 1, Jakarta: Erlangga [4] Jadmiko, Rakhadi dwi. Penyearah 3 fasa setengah gelombang tidak terkendali. https://www.academia.edu/19362109/penyearah-3-fasasetengah-gelombang-tidak-terkendali LAMPIRAN
LAMPIRAN A. Spesifikasi Arus Menurut Lebar Jalur Rangkaian Semakin besar jalur yang dibentuk pada rangkaian, maka arus yang masuk juga semakin besar. Namun apabila lebar jalurnya kecil, maka arus yang masuk juga kecil. Seperti ditunjukkan pada tabel seperti berikut. Tabel Lebar Jalur Rangkaian LAMPIRAN B. Spesifikasi Tegangan AC atau DC Menurut Jarak Jalur Rangkaian Semakin besar jarak jalur pada rangkaian, maka tegangan yang diperoleh besar juga. Namun apabila jarak jalurnya kecil, maka tegangannya juga kecil. Seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Tabel Jarak Jalur Rangkaian LAMPIRAN C. Spesifikasi Ukuran Mata Bor Menurut Komponen Elektronika Setiap komponen mempunyai spesifikasi tersendiri untuk ukuran mata bor, komponen seperti dioda, transistor, dan kapasitor kecil memiliki spesifikasi yang sama. Untuk resistor dengan Watt yang berbeda bahkan spesifikasinya juga tidak sama. Begitu halnya dengan relay, trimpot, trimmers, dan lain-lain. Untuk Spesifikasinya bisa dilihat pada table dibawah ini. Tabel Ukuran Lubang Komponen Elektronika BIODATA PENULIS
Nama : Enrieco Forza Azzuarra Tempat/tanggal lahir : Cianjur, 02-10-1996 Agama Email : Islam : enriecoforza22@gmail.com Riwayat Pendidikan 1. SMK : SMK Negeri 1 Batam (2011-2014) 2. SMP : SMP Negeri 12 Batam (2008-2011) 3. SD : SD Negeri Ramanuju Cilegon (2002-2008)