DAFTA ISI. Penyearah Fasa Gelobang Penuh Terkontrol Beban..... Cara Kerja angkaian..... Siulasi Matlab...7.3. Hasil Siulasi.... Penyearah Gelobang Penuh Terkontrol Beban -L..... Cara Kerja angkaian..... Siulasi Matlab...7.3. Hasil Siulasi:...
Penyearah Fasa Gelobang Penuh Terkontrol. Penyearah Fasa Gelobang Penuh Terkontrol Beban (a) Gabar angkaian Keterangan : V S erupakan tegangan sekunder pada trafo I S erupakan arus yang engalir pada suber V d = V erupakan tegangan pada beban I erupakan arus yang engalir pada beban I T dan I T3 erupakan arus yang engalir dari thyristor T dan T3 I T dan I T4 erupakan arus yang engalir dari thyristor T dan T4 I G erupakan arus gate dari rangkaian kontrol atau pulse generator
v A B - V V I - V (b) Bentuk gelobang Gabar. angkaian penyearah gelobang penuh terkontrol beban
.. Cara Kerja angkaian Gabar a. enunjukkan ketika penyearah terkendali dibebani beban resistif. Pada saat potensial tegangan di titik a lebih tinggi daripada di titik b (dari 0 - rad), aka anoda SC lebih positif dari katoda, bersaaan dengan itu V AK positif. Ini kesepatan untuk entrigger SC T& T3 agar konduksi. Apabila arus trigger diberikan pada SC pada t =, aka SC T& T3 akan konduksi (dibias aju) selaa - rad dan arus engalir ke beban. Sesaat setelah rad, v ab ulai negatif, aka SC T& T3 akan OFF dan dibias undur secara bersaaan. Saat potensial titik b lebih tinggi dibanding potensial titik a ( dari rad), SC T dan T4 akan bias aju secara bersaaan, aka ini adalah kesepatan untuk entrigger SC agar konduksi. Jika pada ωt= + SC T & T4 ditrigger, aka SC T & T4 akan konduksi (ON) selaa ( + ) - rad dan arus akan engalir ke beban. Sesaat setelah rad, SC T & T4 akan dibias undur secara bersaaan. Setelah rad, anoda SC kebali lagi positif daripada katodanya sehingga SC T& T3 akan kebali konduksi, begitu seterusnya. Peran SC dala penyearah ini adalah untuk engubah tegangan suber asukan arus bolak-balik dala bentuk sinusoida enjadi tegangan keluaran dala bentuk tegangan searah yang dapat diatur sesuai keinginan, yaitu apabila sudut trigger dirubah-rubah, aka besar V DC dan I DC akan ikut berubah. Gabar b. enunjukkan bentuk gelobang tegangan suber, arus gate, tegangan keluaran, arus keluaran, dan tegangan pada SC. Berdasarkan gabar gelobang diatas dapat dilihat hubungan antara v AB pada 0 rad adalah gelobang sinus dan karena beban yang digunakan pada rangkaian erupakan beban resistif aka arus dan tegangannya sefasa. Ditinjau dari tegangan keluaran (V L ) yang dihasilkan, terdapat dua jenis koponen tegangan, yaitu tegangan searah rata-rata (V DC ) dan tegangan searah efektif (V rs ). Berdasarkan gabar gelobang di atas tegangan keluaran rata-rata ( V DC ) dapat diatur dengan cara enggeser sudut triger ( ) pada rangkaian, dan jika V adalah tegangan asukan puncak, aka tegangan keluaran rata-rata (V DC ) dapat diperoleh dari luas gelobang V DC, yaitu : 3
V DC rata rata = V sin ωt d (ωt ) V ( cos ωt ) V ( cos +cos ) V (+cos ) Tegangan keluaran efektif dapat diperoleh dengan enggunakan ruus : V V rs = [ V sin ωt d (ωt )] ωt dωt d ωt cos V { V [ ωt sin sin V [ ( ) } ]} cos ωt d(ωt ) 4
sin V ( )+ + sin [ V ( )] V ( sin + ) Arus beban (I DC rata-rata ) dapat diperoleh dengan enggunakan ruus : I DC rata rata = V sin ωt d (ωt) [ V sin ωt d(ωt)] [ V [ V +cos V. V rata rata (cos ωt )] ] (cos cos ) Untuk enghitung arus beban efektif (I rs ) dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: 5
ωt V sin I rs = [ [. V [. V [ [. V sin ωt d (ωt)] ] (dωt cos ωt d ωt). V ( ωt [ ωt cos ωt (d ωt)] V ( ωt )] cos ωt(d ωt) )] cosωt d ( ωt ) V ( ) ( sin )] sin [ V ( + )] sin [ V ( sin + )] )] V. [( + sin I rs = V rs Arus efektif SC dapat diperoleh dengan encari luas daerah dari bentuk gelobang, yaitu: 6
=[ I Qrs ( V ) d (ωt)] sin ωt [ [ V ωt d(ωt) d(ωt) cos V 4 V ( ωt [ sin ωt d(ωt)] )] cosωt d ( ωt ) 4 V ( ) ( sin )] sin [ 4 V ( + )] sin [ V 4 ( sin + )] = I rs )] V [( + sin Arus rata-rata SC ( gelobang, yaitu: I Q rata rata ) dapat diperoleh dengan encari luas daerah dari bentuk I Q rata rata = V sin ωt d (ωt ) V sin ωt d (ωt ) V ( cos ωt ) 7
V (+cos ). I Q rata rata = I rata rata V ( cos +cos )... Siulasi Matlab Gabar angkaian Penyearah Terkontrol Gelobang Penuh Beban Penyearah gelobang penuh terkontrol pada gabar di atas enggunakan 4 SC dengan beban resistif dan sudut penyalaan = 90 0, dengan tegangan suber Vs = 50 sin 00t, = 0 Ω, f = 50 Hz. Kita dapat ebandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan rs, arus beban, arus rs beban, arus rs SC, dan arus rata-rata pada SC dari hasil siulasi dengan berdasarkan ruus. Tegangan keluaran rata-rata pada beban: Perhitungan berdasarkan ruus: 8
V DC rata rata = V (+cos) V DC rata rata = 50 3,4 (+cos90 ) V DC rata rata =5,93(+0) V DC rata rata =5,93V Hasil siulasi: V DC rata rata =5,9V Arus pada beban: Perhitungan berdasarkan ruus: I DC rata rata = V (+cos ). I DC rata rata = V DC rata rata I DC rata rata = 5,93 V 0Ω I DC rata rata =,59 A Hasil siulasi: I DC rata rata =,59 A. Tegangan rs pada beban: Perhitungan berdasarkan ruus: V rs = V ( sin + ) V rs = 50 90 sin.90 ( + 80.3,4 ) 9
V rs =35,355 (0,5+0 ) V rs =35,355 x0,707 V V rs =5V Hasil siulasi: V rs =4,99 V Arus rs pada beban: Perhitungan berdasarkan ruus: I rs = V ( + sin ) I rs = V rs I rs = 5V 0Ω I rs =,5 A Hasil siulasi: I rs =,499 A Arus rs pada SC : = V ( + sin ) = 50 90 sin.90 0 ( + 80.3,4 ) 0
= 50 0 ( 0,5+0 ) =,5 (0,707 ) =,767 A Hasil siulasi: =,767 A Arus SC rata-rata : +cos I Qrata rata = V 90 +cos 50 I Qrata rata =.3,4. 0 I Qrata rata =0,796() I Qrata rata =0,796 V Hasil siulasi: I Qrata rata =0,7958 A Tabel Evaluasi: V DC I DC V rs I rs I Qrata-rata (V) (A) (V) (A) (A) (A) Dari Hasil Siulasi 5,93,59 5,5,767 0,796 Dari Hasil Perhitungan 5,9,59 4,99,499,767 0,7958
Sedikit ada perbedaan antara hasil dari siulasi atlab dengan hasil penggunaan ruus teorinya. Hal itu ungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail kecil koponen yang digunakan pada siulasi dan adanya drop pada SC yang tidak dihitung pada ruus.
.3. Hasil Siulasi 3
. Penyearah Gelobang Penuh Terkontrol Beban -L.. Cara Kerja angkaian (a) angkaian Gabar. Penyearah setengah gelobang terkontrol beban L Gabar a. enunjukkan ketika penyearah terkendali dibebani beban L. Pada saat potensial tegangan titik a lebih tinggi daripada titik b, aka anoda lebih positif dari katoda, bersaaan dengan itu V AK positif. Maka ini kesepatan untuk entrigger SC T& T3 agar konduksi. Jika diberikan arus gate diberikan pada t =, aka SC T& T3 akan konduksi selaa - rad dan arus engalir elalui induktor yang enyipan energi. Sesaat setelah rad, v ab ulai negatif, dan bersaaan dengan itu V AK ulai negatif. SC enstop arus yang engalir elalui induktor, akan tetapi energi yang tersipan dala induktor eaksa aliran arus tetap berjalan seperti sebelunya dengan cara elepas energinya. Sehingga SC tetap konduksi dan enibulkan tegangan negatif selaa - rad, diana adalah besar arus yang elewati dari V AK. Setelah energi induktor habis, SC T& T3 akan OFF. Pada saat potensial titik B lebih tinggi dari titik A aka anoda SC T dan T 4 lebih positif daripada katoda SC T dan T 4 selaa - radian dan apabila arus gate diberikan pada SC T dan T 4 pada ωt = (+), aka SC T dan T 4 akan konduksi dan arus akan engalir ke beban. 4
Setelah rad, anoda SC kebali lagi positif daripada katoda sehingga SC akan kebali lagi konduksi, begitu seterusnya. Pada beban L ada jenis etode kerja, yaitu etode kerja diskontinu dan etode kerja kontiniu. a. Metode kerja diskontiniu Yaitu kondisi diana ada arus yang encapai angka 0 pada interval tertentu, dengan peberian sudut trigger >. Tegangan dan arus beban diatur oleh sudut trigger yang diberikan pada SC. Besar sudut trigger adalah : ωl θ tan β adalah besarnya arus yang elewati dari V AK atau yang disebut dengan tegangan negatif. Dengan enggunakan Microsoft excel aka β dapat dicari dengan ruus: ( β) tan sin ( β )=sin ( ) e Ditinjau dari tegangan keluaran (V L ) yang dihasilkan, terdapat dua jenis koponen tegangan, yaitu tegangan searah rata-rata (V DC ) dan tegangan searah efektif (V rs ). Jika V adalah tegangan asukan puncak, tegangan keluaran rata-rata (V DC ) dapat diperoleh dari : V DC rata rata = β V sin ωt d (ωt ) V ( cos ωt ) β V ( cos β +cos ) V (cos cos β) Tegangan keluaran rs dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: 5
V β V rs = [ β V sin ωt d (ωt )] [ V β sin ωt d(ωt)] cos ωt d (ωt ) V β ωt d(ωt ) d(ωt ) cos V β [ V ( ωt β β sin sin V ( β ) ( ] sin β sin { ( β ) ] V V rs = β )] cosωt d (ωt ) 6
Arus beban (I DC ) dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: V DC = I DC. I DC = V (cos cos β). I DC = V rata rata Arus beban rs (I rs ) dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: I rs = V [ sin ( β )cos(β++θ) Z {( β ) cosθ }] Nilai arus rs pada SC dengan enggunakan ruus: = I rs Nilai arus rata-rata pada SC dengan enggunakan ruus: I Q rata rata = I DC b. Metode kerja kontiniu Yaitu kondisi diana arus tidak pernah encapai angka 0 pada interval tertentu, dengan peberian sudut trigger <. Jika V adalah tegangan asukan puncak, tegangan keluaran rata-rata (V DC ) dapat diperoleh dari : V DC rata rata = V (cos ) Arus beban (I DC ) dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: V DC = I DC. cos I DC = V. 7
Tegangan keluaran rs dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: V rs = V sin(+) [ + sin ] Nilai arus rs pada output ( I rs dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: I rs = V eff Z [ { + ( sin ( ) tan e ) tan ( e tan ) 4 ( sin ( ) e tan ) sin sin ( e tan ) }] Nilai arus rs pada SC dengan enggunakan ruus: = Irs Nilai arus rata-rata pada SC dengan enggunakan ruus: I Qrata rata = I Dcrata rata c. Penabahan dioda Free Wheel Adanya beban induktif (L) ebuat ada tegangan negatif pada tegangan keluaran yang dihasilkan. Agar enghilangkan tegangan negatif, diberi tabahan dioda free wheel. 8
Ketika - rad, T& T3 dibias aju sehingga ON dan arus engalir ke beban. Pada - ( + ) rad, T&T3 off, tetapi D bekerja dan ON sehingga arus tetap engalir. Dari ( + ) - rad, D off tetapi T & T4 akan konduksi sehingga arus engalir. Dari - ( + ) rad D kebali ON dan arus tetap engalir, begitu seterusnya sehingga tidak ada tegangan negatif. 9
.. Siulasi Matlab a. Metode kerja diskontiniu Yaitu ada arus yang encapai angka 0 pada interval tertentu. Dengan peberian sudut trigger >. Gabar angkaian Penyearah Terkontrol Gelobang Penuh Beban -L Penyearah terkontrol pada gabar eiliki beban -L seri dengan etode diskontiniu. Diberikan tegangan suber Vs = 50 sin 00t, = 7Ω, L = 0 H, f = 50 Hz. Kita dapat ebandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan rs, arus beban, arus rs beban, arus rs SC, dan arus rata-rata pada SC dari hasil siulasi dengan berdasarkan ruus. Tegangan keluaran rata-rata pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: tan = ωl = 3,4 50 0,0 7 = 0,897 = arc tan 0,897 = 4,896 Oleh karna = 4,896, aka SC ditrigger pada = 76. 0
( β ) tan Nilai dapat dicari dengan excel, enggunakan ruus sin ( β )=sin ( ) e Maka = 9 V DC rata rata = V (cos cos ) V DC rata rata = 50 (cos76 cos9) 3,4 V DC rata rata =5,93(0,4 ( 0,777)) V DC rata rata =5,93 (,08 ) V DC rata rata =6, V Hasil siulasi:
V DC rata rata =6V Arus pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: β cos cos I Dc rata rata = V. I Dc rata rata = V DC rata rata I Dc rata rata = 6,V 7Ω I Dc rata rata =,34 A Hasil siulasi: I Dc rata rata =,85 A Tegangan rs pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: sin β sin { ( β ) ] V V rs = 5 sin 438 sin 80 { (9 76) ] 50 V rs =
V rs =35,355[ 80 { 43 }] (0,508) V rs =35,355[ 80 ] (4,745) V rs =35,355 x0,86 V V rs =30,476 V Berdasarkan hasil siulasi: V rs =30,03 V Arus rs pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: Z = + Xl = 7 +( 3,4 50 0,0) = 9,404 Ω I rs = V [ sin ( β )cos(β++θ) Z {( β ) cosθ }] I rs = 35,355 [ sin (9 76 )cos (9+76+4,896 ) 9,404 80 {(9 76 ) cos 4,896 }] [ sin (43 ) cos (336,896 ) I rs =3,759 80 {(43 ) cos 4,896 }] I rs =3,759[ 80 ] (43 0,743) I rs =3,759 0,803 I rs =3,08 A Berdasarkan hasil siulasi: 3
I rs =,85 A Arus rs pada SC : = Irs = 3,08 =,3 A Hasil siulasi: =,997 A Arus SC rata-rata : I Qrata rata = I Dcrata rata I Qrata rata =,34 I Qrata rata =,57 V Hasil siulasi: I Qrata rata =,43 A Tabel Evaluasi: V DC I DC V rs I rs I Qrata-rata (V) (A) (V) (A) (A) (A) 4
Dari Hasil Siulasi 6,85 30,03,85,997,43 Dari Hasil Perhitungan 6,,34 30,476 3,08,3,57 Sedikit ada perbedaan antara hasil dari siulasi atlab dengan hasil penggunaan ruus teorinya. Hal itu ungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail kecil koponen yang digunakan pada siulasi dan adanya drop pada scr yang tidak dihitung pada ruus. 5
.3. Hasil Siulasi: 6
b. Metode kerja kontiniu Yaitu keadaan diana arus tidak pernah encapai angka 0 pada interval tertentu. Dan diberikan sudut trigger < Penyearah terkontrol pada gabar eiliki beban -L seri dengan etode kontiniu. Diberikan tegangan suber Vs = 50 sin 00t, = 7Ω, L = 0 H, f = 50 Hz. Kita dapat ebandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan rs, arus beban, arus rs beban, arus rs SC, dan arus rata-rata pada SC dari hasil siulasi dengan berdasarkan ruus. Tegangan keluaran rata-rata beban Perhitungan berdasarkan ruus: tan = ωl = 3,4 50 0,0 7 = 0,897 7
= arc tan 0,897 = 4,896 Oleh karna = 4,896, aka SC ditrigger pada = 30. V DC rata rata = V (cos ) V DC rata rata =.50 3,4 (cos30 ) V DC rata rata =3,847(0,866) V DC rata rata =7,579V Hasil siulasi: V DC rata rata =7,5V Arus pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: cos I Dc rata rata = V. I Dc rata rata = V DC rata rata I Dc rata rata = 7,579 V 7Ω I Dc rata rata =3,939 A Hasil siulasi: I Dc rata rata =3,93 A Tegangan rs pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: 8
V rs = V [ (sin (+ ) sin ) ].30 sin (80+30 ) sin 3,4 50 V rs = V rs =35,355 [ 0,59 (0) ] V rs =35,355 xv V rs =35,355 V Berdasarkan hasil siulasi: V rs =35,37V Arus rs pada beban Perhitungan berdasarkan ruus: Z = + Xl = 7 +( 3,4 50 0,0) = 9,404 Ω I rs = V eff Z [ { + ( sin ( ) tan e ) tan ( e tan ) 4 ( I rs = 35,355 [ { 9,404 3,4 3,4+ ( sin(,896) 3,4 0,897 e sin ( ) e tan 0,897( ) 6,8 e 0,897 ) 4 ( ) sin sin ( e tan ) }] sin (,896) ) 3,4 0,897 e ( sin 30sin 4,896 e 0 9
I rs =3,759 [ 3,4 {3,4+0,69 x 0,897 x0,997 4 (0,58 ) 0,5 x 0,667 x0,95 } ] I rs =3,759[ 3,4 ] (3,4+0,405+0,657) I rs =3,759 [,85 ] I rs =3,759,33 I rs =4,58 A Berdasarkan hasil siulasi: I rs =4,79 A Arus rs pada SC : = Irs = 4,58 =3,0 A Berdasarkan hasil siulasi: =,954 A Arus SC rata-rata : I Qrata rata = I Dcrata rata I Qrata rata = 3,939 I Qrata rata =,969 V 30
Hasil siulasi: I Qrata rata =,965 A Tabel Evaluasi: V DC I DC V rs I rs I Qrata-rata (V) (A) (V) (A) (A) (A) Dari Hasil Siulasi 7,5 3,93 35,37 4,79,954,965 Dari Hasil Perhitungan 7,579 3,939 38,69 4,58 3,0,969 Sedikit ada perbedaan antara hasil dari siulasi atlab dengan hasil penggunaan ruus teorinya. Hal itu ungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail kecil koponen yang digunakan pada siulasi dan adanya drop pada SC yang tidak dihitung pada ruus. Hasil Siulasi : 3
3
c. Dengan diode FreeWheel Keterangan : Vs = 00 sin 00t (V) pada pulse generator = 90 0 pada pulse generator = 70 0 = 0 Ω L = 0H Pertaa-taa encari nilai ø : tan = fl.3,4.50.0.0 3 tan = 0 tan =0,34 =arc tan 0,34 33
=7,43 Mencari β : Dengan enggunakan Microsoft excel aka β dapat dicari dengan cepat dari ruus ( β) tan sin ( β )=sin ( ) e : Maka β = 97 0. Untuk encari nilai V d rata-rata dengan enggunakan ruus: V d rata rata = V (+cos) V d rata rata = 00 3.4 (+cos90 ) V d rata rata =3,84 V Untuk encari nilai I d rata-rata dengan enggunakan ruus: I d rata rata = V d rata rata I drata rata = 3,84V 0Ω I d rata rata =,593 A 34
Nilai tegangan rs pada output ( V d rs dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: V d rs = V ( +sin ) V d rs = 00 90 sin.90 ( + 80.3,4 ) V d rs =50V Nilai arus keluaran rs pada output ( I drs dapat diperoleh dengan enggunakan ruus: I d rs = V d rs I d rs = 50V 0Ω I d rs =,5 A Nilai arus rs pada thyristor dengan enggunakan ruus sebagai berikut: = I drs =,5 A =,7677 A Nilai arus rata-rata pada thyristor dengan enggunakan ruus sebagai berikut: I Q rata rata = I drata rata I Q rata rata =,593 A I Q rata rata =0,796 A 35