PENYEARAH SATU FASAA TERKENDALI FAKULTAS TEKNIK UNP JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI :DIV MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TEI051 I. TUJUAN JOBSHEET/L LABSHEET NOMOR : V WAKTU : 2 x 50 MENIT TOPIK : PENYALAAN SCR 1. Mahasiswa terampil mengoperasi ikan rangkaian SCR pada sumber dc dan sumber ac 2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik SCR II. TEORI SINGKAT Thyristor atau SCR (Siliconn Controlled Rectifier) adalah salah satu piranti semikonduktor yang digunakan pada elektronika daya sebagai bistable switch, yang beroperasi dari keadaan non-konduksi ke keadaan konduksi. SCR terdirii dari 4 buah layer semikonduktor berupa tipe n (berfungsi sebagai anoda) dan tipe p (berfungsi sebagai katoda) yang saling bergantian, seperti p-n-p-n. SCR mempunyai 3 buah terminal yaitu anoda, katoda dan gate yang berfungsi sebagai pengontrol. SCR mempunyai 3 buah junction, yaitu J1, J2, dan J3.. SCR dikatakan sebagai saklar dayaa semi terkendali, karena tegangan gate hanya dapat digunakan untuk penyalaan saja. SCR akan konduksi ketika gate diberi tegangan dan akan tetap konduksi walaupun tegangan di gate telah nol. Gambar 1. Simbol dan kontruksi SCR Ketika anoda lebih positif dibandingkan katoda dan tidak ada tegangan padaa gate, maka junction J1 dan J3 akan dibias maju (forward bias) dan junction J2 akan dibias mundur (reverse bias). Karena J2 dibias mundur, makaa tidak ada konduksi atau pada keadaan off. Jika nilai V ak dinaikkan mendekati tegangan breakdown V BO padaa thyristor, avalanche breakdown dari J2 akan menggantikannya dan thyristor akan mulai mengkonduksi atau pada keadaan hidup (on state). Karakteristi V-I SCR saat tidak ada tegangan gate ditunjukkan oleh Gambar 2. Gambar 2. Karakteristik SCR tanpa tegangan gate 22
Gambar 3 menunjukkan karakteristik V-I SCR ketika diberi tegangan gate. SCR akan semakin cepat konduksi ketika diberi tegangan gate lebih besar. Gambar 3. Karakteristik SCR dengan memberi tegangann pada gate Dengann karakteristik ini, kita dapat mengatur sudut penyalaan SCR berdasarkan nilai tegangan yang diberikan pada gate. Sudut penyalaan SCR disimbolkan dengan α dan sudut pemadamannyaa disimbolkan dengan β. Gambar 4 menunjukkan bentuk gelombang output penyearah SCR dengan sudut penyalaan 90. Gambar 4. Gelombang output penyearah dengan SCR ketika sudut penyalaann 90 Pemadaman SCR dapat dilakukan dengan : 1. Menurunkan tegangann sumber sampai dibawah tegangan Breakover (V BR ). 2. Memutuskan tegangann anoda 3. Memberikan tegangann balik pada anoda. Pada penyearah dengan beban murni, sudut pemadamannya adalah β = 180. Pemadaman terjadi karena adanya tegangan balik pada anoda saat tegangan sumber berada pada siklus negatif. Penyalaan SCR dapat dilakukan dengan sumber AC dan sumber DC. Gambar 5 menunjukkan bentuk rangkaian penyalaan SCR. 23
Load R D SCR S (a) (b) (c) (d) Gambar 5. Bentuk rangkaian trigger SCR. (a) Trigger dengan sumber dc. (b) Trigger sumber ac (c) Trigger sumber ac dengan R variable. (d) Trigger dengan R dan C III. BAHAN DAN ALAT 1. Power Suplply dc 0-12 Volt 2. Transformator stepdown 6 Volt 3. SCR (Silicon Controlled Rectifier) 4. Resistor 100, 1K, 1K5 Ω 5. Variabel Resistor 50K 6. Kapasitor 22 µf 7. Dioda silikon 8. Osiloscop 9. miliamperemeter 10. Multimeter 11. Saklar 12. Pushbutton 13. Lampu senter 14. Kabel jumper IV. LANGKAH KERJA 1. Penyalaan SCR dengan sumber DC a. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk percobaan b. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6. S2 NC + 4 Volt - V S1 NO SCR Lampu senter - + ma Gambar 6. Rangkaian percobaan penyalaan SCR dengan sumber DC 24
c. Periksa kebenaran rangkaian anda melalui instruktur d. Hubungkan rangkaian dengan sumber dc 4 Volt. e. Amati kondisi lampu sebelum gate SCR ditrigger f. Tekan pushbutton S 1 untuk mentrigger gate SCR. g. Amati kondisi lampu dan catat hasil pengukuran miliamperemeter dan voltmeter h. Tekan pushbutton S 2 untuk pemadaman SCR. Amati kondisi lampu dan alat ukur. Masukkan hasil pengamatan ke dalam tabel 1. 2. Penyalaan SCR dengan sumber AC A. Trigger dengan Variabel Resistor a. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 7. Dan periksa kebenaran rangkaian melalui instruktur b. Kalibrasi osiloskop. c. Hubungkan rangkaian dengan sumber. d. Sebelum mentrigger gate SCR amati gelombang input, output SCR dan bentuk gelombang pada kaki gate SCR. Untuk mengamati gelombang output tempatkan prof Y osiloskop ke titik A dan prof ground ke titik G, sedangkan untuk mengamati gelombang input pindahkan prof Y ke titik B. Untuk mengamati gelombang gate SCR, tempatkan prof Y ke titik C dan prof G ke titik G. e. Amati miliamperemeter f. Lakukan pentriggeran dengan menekan saklar S dan atur sudut penyalaan SCR sesuai table melalui pengaturan potensio pada posisi 0, ¼, ½, ¾ dan 1. g. Catat hasil pembacaan alat ukur dan amati bentuk gelombang input, output dan gate SCR h. Masukkan semua hasil pengamatan ke dalam table 2. i. Ubah nilai beban. Ulangi langkah f sampai h. B 220 Vac 6 Volt CT 6 Volt 50K R D R Load S C R 100 - ma + G SCR G Y X G Gambar 6. Rangkaian percobaan penyalaan SCR dengan sumber AC melalui variable resistor A B. Trigger dengan Variabel Resistor dan Kapasitor a. Buatlah rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 8. Dan periksa kebenaran rangkaian melalui instruktur b. Kalibrasi osiloskop. c. Hubungkan rangkaian dengan sumber. 25
d. Sebelum mentrigger gate SCR amati gelombang input, output SCR dan bentuk gelombang pada kaki gate SCR. Untuk mengamati gelombang output tempatkan prof Y osiloskop ke titik A dan prof ground ke titik G, sedangkan untuk mengamati gelombang input pindahkan prof Y ke titik B. Untuk mengamati gelombang gate SCR, tempatkan prof Y ke titik C dan prof G ke titik G. e. Amati pembacaan alat ukur f. Lakukan pentriggeran dengan menekan saklar S dan atur sudut penyalaan SCR sesuai tabel melalui potensio. g. Catat hasil pembacaan voltmeter dan miliamperemeter dan amati bentuk gelombang input, output dan gate SCR h. Masukkan semua hasil pengamatan ke dalam table 3. i. Ubah nilai beban. Ulangi langkah f sampai h. μf Gambar 7. Rangkaian percobaan penyalaan SCR dengan sumber AC melalui variable resistor dan kapasitor Tabel 1. Hasil Percobaan Penyalaan SCR Dengan Sumber DC Kondisi Saklar V (Volt) A (ma) Lampu (hidup/mati) S1 OFF dan S2 OFF S1 ON dan S2 OFF S2 OFF Tabel 2. Hasil Percobaan Penyalaan SCR Dengan Variabel Resistor Beban Ω 100 1K Posisi Potensio Tanpa gate 0 ¼ ½ ¾ 1 0 ¼ ½ ¾ 1 Arus (ma) Tegangan (Volt) Bentuk Gelombang Sumber Beban Gate Sumber Beban Gate 26
Tabel 3. Hasil Percobaan Penyalaan SCR Dengan Variabel Resistor dan Kapasitor Beban Ω 100 1K Sudut Penyalaan Tanpa gate 0 30 60 90 135 180 0 30 60 90 135 180 Arus (ma) Tegangan (Volt) Bentuk Gelombang Sumber Beban Gate Sumber Beban Gate V. TUGAS Buatlah laporan sementara berdasarkan hasil praktek yang telah anda dapatkan, kemudian buatlah laporan lengkap dengan menganalisa hasil pengamatan sesuai dengan rumus yang diberikan pada teori di atas untuk dikumpul minggu depan VI. ANALISIS 1. Jelaskan cara kerja penyalaan dan pemadaman SCR dengan sumber DC 2. Jelaskan hubungan posisi potensio dengan tegangan output SCR 3. Jelaskan cara kerja pemadaman SCR pada percobaan 2 dan 3 27