Laporan Akhir

5/24/2018 Laporan Akhir

1/17

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar BelakangKendali tegangan AC banyak digunakan di industripemanas,

transformator beban tap yang berubah ubah, pengontrol cahaya, control

kecepatan pada motor induksi fasa banyak dan control magnet AC.

Komponen elektronik yang digunakan adaalh thyristor dan Triac yang

merupakan komponen aktif yang banyak digunakan dalam rangkaian

elektronika, bentuknya sederhana dan penggunaanya sangat mudah. Untuk

memindahkan daya biasanya digunakan dua jenis tipe pengontrolan, control

ON-Off dan Kontrol Sudut fasa.

Oleh karena itu, penggunaan kendali tegangan AC pada peralatan listrik

sangat bermanfaat. Berdasarkan penjelasa diatas, maka perlunya dilakukan

percobaan ini guna mengetahui lebih terperinci kegunaan thyristor dan triac

pada kendali tegangan AC dan prinsip kerjadari tipe pengontrolan.

1.2Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang di ajukan adalah :

1. Bagaimana cara kerja thyristor, triac?2. Bagaimana prinsip kerja dari tipetipe kendali tegangan AC?3. Bagaimana bentuk gelombang input dan output untuk tiap percobaan?

1.3Tujuan PenulisanTujuan dari penulisan ini adalah :

1. Mengetahui cara kerja thyristor dan triac.2. Mengetahui tipetipe kendali tegangan AC3. Mengetahui gelombang input dan output untuk tiap percobaan.


2/17

2

1.4Metode dan Teknik Pengumpulan Data1.4.1 Metode

Metode yang digunakan adalah deskriptif analistis/eksperimen

(percobaan) karena percobaan ini bertujua untuk mendeskripsikan dan

membuktikan data yang diperoleh baik dari berbagai rujukan maupun

dari hasil percobaan kemudian dianalisis.

1.4.2 Teknik Pengumpulan Data

Teknik yang digunakan dalam mengumpulkan data adalah :

1. Studi kepustakaan.

2. Eksperimen (percobaan).

1.5 Sistematis Penulisan

BAB I : Pendahuluan

Menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan

penulisan, metode dan teknik pengumpulan dan sistematis

penulisan

BAB II : Teori Dasar

Menguraikan tentang konponen thyrsitor, konstruksi dan

karakteristik SCR, komponen Triac, karakteristik triac,

penggunaan triac dan factor yang mempengaruhi kerja

triac.

BAB III : Landasan Praktikum

Berisikan tentang alat-alat yang digunakan, prosedur

percobaan,data pengamatan, dan pengolahan data.

BAB IV : Analisa

.Menguraikan tentang analisa dari hasil percobaan dan

pengolahan data yang dilakukan.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

Berisikan kesimpulan mengenai hasil yang diperoleh dari

praktikum yang telah dilakukan.Saran berisikan hal-hal

yang harus diperbaiki pada saat praktikum.


3/17

3

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Komponen Thyristor

Thyristor atau SCR (Silicon-Controlled Rectifier) adalah piranti

semikonduktor yang sangat penting dalam aplikasi elektronika daya. Hal ini

tidak lepas dari kemampuan yang dimiliki, yakni kemampuan

penyakelarannya yang cepat, kapasitas arus dan tegangan yang tinggi serta

ukurannya yang kecil. Komponen ini dioperasikan sebagai saklar dari keadaan

tidak konduksi (Off) menjadi konduksi (On).

2.1.1 Konstruksi dan karakteristik SCR

Thyristor merupakan piranti semikonduktor empat lapis pnpn,

yang mempunyai tiga terminal, yaitu Anoda, Katoda dan Gate

Gambar 2.1.1.1 Simbol thyristor

Jika tegangan anoda dibuat positif terhadap katoda maka sambungan J1

dan J3 mendapat bias maju sebaliknya J2 mendapat bias mundur

sehingga ada arus bocor kecil yang mengalir dari katoda ke anoda.

Dalam keadaan seperti ini, thyristor dalam keadaan off (terhalang) dan

arus bocor keadaan off. Jika tegangan anoda-katoda, VAK dinaikkan

terus sampai suatu harga tertentu sehingga mampu menjebol J2,


4/17

4

thyristor dikatakan dalam keadaan breakdown bias maju. Tegangan

yang menyebabkan breakdown ini disebut VBO. Karena J1 dan J3

dalam keadaan bias maju maka akan mengalir arus yang sangat besar

dari anoda ke katoda dan thyristor dikatakan dalam keadaan konduksi

atau On. Jatuh tegangan maju merupakan jatuh tegangan akibat

resistansi dari keempat-lapisan, yang besarnya, tipikal 1 V. Dalam

keadaan On ini arus anoda dibatasi oleh beban luar. Arus anoda harus

lebih besar dari arus latchingnya, IL agar piranti ini tetap dalam

keadaan On. IL merupakan arus anoda minimum yang diperlukan agar

thyristor tetap dalam keadaan On, bila tidak, piranti ini akan kembali

pada keadaan Off bila tegangan anoda ke katodanya diturunkan.

Gambar 2.1.1.1 Karakteristik V-I

Sekali thyristor konduksi maka sifatnya sama seperti dioda dalam

keadaan konduksi dan tidak dapat dikontrol. Namun, apabila arus

diturunkan sampai dengan arus holdingnya, IH thyristor akan kembali

pada keadaan off. Arus holding ini dalam ukuran miliampere dan lebih

rendah dari arus latchingnya. Jadi arus holding IH adalah arus anoda

minimum yang menjaga agar thyristor dalamkeadaan on. Apabila

tegangan katoda lebih tinggi terhadap anoda, sambungan J2 mengalami

bias maju sementara J1 dan J3 mengalami bias mundur. Thyristor akan

menjadi dalam keadaan off dan akan ada arus kecil yang mengalir yang

disebut arus bocor bias mundur, IR. Namun bila tegangan katoda-anoda

dinaikkan terus sampai mencapai tegangan dadalnya, maka akan ada


5/17

5

arus yang tinggi mengalir dari arah katoda ke anoda yang

mengakibatkan rusaknya thyristor. Dalam operasi normalnya, tegangan

VAK selalu ada di bawah VBO, dan VKA selalu di bawah VBD.

Dengan VAK yang lebih rendah dari VBO, untuk membuat thyristor

menjadi on dilakukan dengan memberikan tegangan positif pada

terminal gate-nya terhadap katoda. Dengan memberikan tegangan

positif pada gate sama halnya dengan memberikan arus gate, IG

membuat thyristor dari off menjadi on. Semakin besar IG maka

tegangan arah maju untuk membuat thyristor konduksi semakin rendah

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.29, karakteristik forward.

Sekali arus trigger diberikan akan membuat thyristor on dan selama

arus anodanya tidak kurang dari arus holdingnya maka thyristor akan

tetap on walaupun arus triggernya dihilangkan.

2.2 Komponen Triac

TRIAC merupakan singkatan dari TRIode Alternating Current, yang

artinya adalah saklar triode untuk arus bolak-balik. TRIAC adalah

pengembangan dari pendahulunya yaitu DIAC dan SCR. Ketiganya

merupakan sub-jenis dari Thyristor, piranti berbahan silikon yang umum

digunakan sebagai saklar elektronik, disamping transistor dan FET.

Perbedaan diantara ketiganya adalah dalam penggabungan unsur-unsur

penyusunnya serta dalam segi arah penghantaran arus listrik yang melaluinya.

TRIAC sebenarnya adalah gabungan dua buah SCR (Silicon Controlled

Rectifier) atau Thyristor yang dirancang anti paralel dengan 1 (satu) buah

elektroda gerbang (gate electrode) yang menyatu. SCR merupakan piranti zat

padat (solid state) yang berfungsi sebagai sakelar daya berkecepatan tinggi.


6/17

6

Gambar 2.2.1 Triac dan Ekuivalensi Simbolnya

2.2.1 Karakteristik Triac

Triac memiliki karakteristik swicthing seperti pada SCR, kecuali

bahwa Triac dapat berkonduksi dalam berbagai arah. Triac dapat

digunakan untuk mengontrol aliran arus dalam rangkaian AC. Elemen

seperti penyearah dalam kedua arah menunjukkan kemungkinan dua

aliran arus antara terminal utama M1 dan M2. Pengaturan dilakukan

dengan menerapkan sinyal antara gate (gerbang) dan M1.

Gambar 2.2.1.1 Karakteristik Triac

Karena dapat bersifat konduktif dalam dua arah, biasanya Triac

digunakan untuk mengendalikan fasa arus AC (contohnya kontroler

tegangan AC). Selain itu, karena Triac merupakan devais bidirektional,

terminalnya tidak dapat ditentukan sebagai anode atau katode. Jika

terminal MT2 positif terhadap terminal MT1, Triac dapat dimatikan

dengan memberikan sinyal gerbang positif antara gerbang G dan MT1.

Sebaliknya jika terminal MT2 negatif terhadap MT1 maka Triac akan


7/17

7

dapat dihidupkan dengan memberikan sinyal pulsa negatif antara

gerbang G dan terminal MT1. Tidak perlu untuk memiliki kedua sinyal

gerbang positif dan negatif dan Triac akan dapat dihidupkan baik

dengan sinyal positif atau negatif.

Dalam prakteknya sensitifitas bervariasi antara satu kuadran

dengan kuadran lain, dan Triac biasanya beroperasi di kuadran I+

(tegangan dan arus gerbang positif) atau kuadran III- (tegangan dan arus

gerbang negatif).

Konduksi atau hantaran diantara katoda dan anodanya ditahan

dalam arah maju maupun mundur. Gerbang tidak dikendalikan

sepanjang karakteristik mundur, namun dapat dipergunakan sebagai

sakelar hantaran dalam arah maju. Bila diberi sinyal kecil diantara

gerbang dan katoda, thyristor akan aktif, sehingga arus maju yang besar

dapat mengalir dengan hanya memberikan tegangan kecil saja pada

piranti ini. Sekali aktif, thyristor hanya dapat dimatikan dengan

menurunkan arus yang melaluinya sampai kurang dari nilai arus yang

disebut holding current(arus genggam). Arus genggam merupakan arus

minimum yang dinyatakan untuk memastikan penerusan hantaran, dan

ini biasanya dinyatakan dalam persen terhadap arus maju maksimum.

Thyristor dapat disambung ke dalam kondisi hantaran maju

dengan dua cara, yaitu dengan melampaui tegangan putus maju

(forward break-over voltage) Triac, atau dengan memberikan suatu

bentuk gelombang yang nilainya naik dengan cepat diantara anoda dan

katodanya, pada khususnya lebih dari 50 V/s. Namun biasanya yang

dipakai untuk mengendalikan titik pengaktifan adalah sinyal gerbang.

Thyristor memiliki struktur yang tersusun atas empat lapisan

silikon P-N/N-P. Simbolnya merupakan simbol penyearah dengan

terminal tambahan yang disebut gerbang (gate). Gerbang inilah yang

mengizinkan pengendalian atas aksi penyearah. Piranti ini dapat dibuat

agar bertindak sebagai rangkaian terbuka (penahan maju) atau dapat

dipicu sehingga memiliki kondisi hantaran maju resistansi rendah


8/17

8

dengan memberikan pulsa singkat yang memilik daya relatif ren-

dah/kecil pada terminal gerbang. Dengan memberikan thyristor secara

diagonal akan terlihat bahwa struktur transistor P-N terdapat diantara

anoda dan gerbang transistor N-P dalam daerah gerbang katoda

2.2.2 Penggunaan Triac

Piranti Triac dipakai secara luas untuk menggantikan ke-dudukan

relai dan sakelar mekanik konvensional. Triac dapat dikehendaki

berperilaku sebagai rangkaian terbuka atau sebagai penyearah

tergantung dari cara pemakaian gerbangnya.

Triac juga banyak dipakai untuk mengatur siklus pixel LCD,

dengan menyambung/memutus arus yang mengalir ke setiap pixel

(picture element) dalam ukuran sekian milidetik. Pengembangan

karakteristik unsur penyusun Triac dapat menghasilkan waktu on-off

yang lebih singkat. Triac kebanyakan digunakan dalam rangkaian

kontrol gelombang penuh AC karena triac memberikan dua kelebihan

dibandingkan dengan dua thyristor:

a. Rancangan keping pendingin yang lebih sederhana,b. Rangkaian pemicu yang relatif lebih ekonomis.

2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Kejra Triac

Sebagaimana dikemukakan sebelumnya, thyristor dan triac pada

dasarnya merupakan piranti semikonduktor yang tersusun atas empat

lapisan silikon yang digunakan untuk mengontrol daya yang besar.

Seperti halnya piranti elektronik lainnya, pada umumnya penyearah

dikendali silikon rusak akibat gangguan panas. Temperatur yang tinggi

dalam piranti yang bervolume relatif kecil atau laju perputaran

temperatur yang tinggi akan menyebabkan keadaan rangkaian

bertanbah buruk secara lambat yang pada akhirnya akan merusaknya.

Penyearah dikendali silikon juga pada akhirnya rusak seperti

halnya sebuah sekering, bila mereka dikenai sentakan arus beban lebih.


9/17

9

Tentu saja ini merupakan pekerjaan para para perancang apakah piranti

telah ditempatkan diatas keping pendingin yang memadai, serta

memastikan pula bahwa sentakan arus yang besar tidak terjadi.

Kerusakan yang dapat dijumpai, misalnya adalah tegangan putus

maju yang rendah, hilangnya kontrol atas gerbang, anoda ke katoda

yang terbuka atau terhubung singkat, atau gerbang ke katoda yang

terbuka atau terhubung singkat.

Juga tidak mustahil jika kerusakan thyristor atau triac disebabkan

oleh keruskan di/dt. Gejala ini dapat dijelaskan dengan meninjau saat

terjadinya pemicuan piranti. Arus gerbang dikonsen-trasikan dalam

daerah yang amat sempit dari gerbang. Akibatnya aliran mula arus

katoda dibatasi pada daerah yang sempit dan bila arus anoda ini

memillki laju perubahan atau di/dt yang mencapai nilai kritis tertentu,

maka panas yang cukup besar akan terkumpul pada suatu daerah yang

sempit atau muncul bintik panas, akibatnya piranti akan rusak. Dalam

kebanyakan rangkaian induktansi, beban membatasi laju perubahan

arus.

Sebutan laju perubahan tegangan dv/dt diberikan untuk suatu

thyristor yang hanya dipicu oleh tegangan anoda yang naik secara

tajam. Akan dapat dijumpai bahwa pada sejumlah rangkaian dengan

jaringan AC dikawati secara paralel pada thyristor atau triac akan

membungkam efek ini.


10/17

10

BAB III

LANDASAN PRAKTIKUM

3.1 AlatAlat dan Bahan

1. Rangkaian kendali tegangan AC.2. Jumper secukupnya.3. Kit praktikum.4. Oscilloscope.5. Beban berupa 6 buah lampu.

3.2 Prosedur Percobaan

1. Saklar dalam keadaan terbuka..

2.Membuat rangkaian percobaan seperti gambar di bawah ini :

Pecobaan beban : (a) 1 fasa, (b) 3 fasa, (c) 3 fasa bintang dengan netral, (d)

3 fasa delta.

3.Mengatur besar masukkan gelombang trigger sesuai ketentuan asisten.4.Menggambar bentuk gelombang yang dihasilkan oscilloscope.5.Menuliskan keteranganketerangan lain yang diperlukan.


11/17

11

3.3 Data Hasil Pengamatan

A. Tabel 1 Percobaan Kendali Tegangan AC 1 fasaNo. Percobaan Data

Gelombang Tegangan

Output

Keterangan

(Kondisi Lampu)

1.Trigger

30

V = 17V

I= 0,09 A Sangat redup

2. Trigger 60

V = 57V

I= 0,18 ARedup

3.Trigger

90

V = 94V

I= 0,23 A Agak terang

1.

Trigger

120

V = 18V

I= 0,35 A Terang

2.Trigger

150

V = 212V

I= 0,38 ALumyan Terang


12/17

12

B. Wiring Diagram

Gambar 3.3.1 Wiring Diagram Kendali Tegangan AC

Gambar 3.3.2 Single Line Kendali Tegangan AC

3.Trigger

180

V = 215V

I= 0,39 A Lebih Terang


13/17

13

3.4 Pengolahan Data


14/17

14


15/17

15

BAB IV

TUGAS AKHIR dan ANALISA

4.1 Tugas Akhir

1. Hitung besarnya Vo, Io, Po, dan PF yang terjadi setiap besar trigger?Jawab : (Terdapat pada BAB 3 pengolahan data )

2. Bandingkan Vo secara percobaan dan teori!Jawab : (Terdapat pada BAB 3 pengolahan data )

3. Jelaskan cara kerja trigger dalam percobaan tersebut!Jawab :

Cara kerja trigger pada percobaan ini adalah sebagai pemicu untuk

menyalakan atau melewatkan arus gate thyristor pada saat tertentu

terhadap perioda tegangan input sehingga thyristor konduksi.

4.1 Analisa

Analisa yang dapat di ambil setelah melakukan percobaan dengan

empat kali percobaan yaitu ; pada thyristor dengan mengatur atur sudut

penyalaannya () dari 30, 60, 90, 120, 150, 180, semakin besar sudut

penyalaannya () maka akan semakin besar tegangan outputnya karena

daerah tegangan yang dipotong oleh sudut penyalaannya () sangat kecil,

nyala lampu nya akan berpengaruh bila sudut penyalaannya () diperbesar,

karena sudut penyalaannya () diperbesar maka tegangan output (Vo) akan

besar, arus pun besar, menurut hokum ohm dimana resistansi berbandinglurus dengan tegangan.

Untuk percobaan 3 fasa bintang netral dan 3 fasa tanpa netral tidak

dilakukan karena terdapat trouble pada kit praktikumnya. Tetapi pada saat

praktikum praktikan hanya menghubungkan beban dengan hubung bintang

untuk rangkian 3 fasa bintang netral, maupun delta untuk rangkaian 3 fasa

tanpa netral.


16/17

16

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Hasil dari pembuatan laporan ini dan melakukan percobaan,

praktikan dalam menyimpulkan :

1. Kontrol tegangan AC dapat diklasifikasi dalam dua tipe :

a. Kontrol On-Off

Prinsip kerjanya pada saat saklar thyristor menghubungkan supply AC

ke beban untuk waktu Tn saklar akan membuka atau mati oleh pulsa

penghambat gate untuk waktu To. Ketika Tn yang merupakan bilangan

bulat per cycle maka thyristor akan menutup.

b. Kontorl fasa

Prinsip kerjanya pada saat ada aliran daya ke beban control oleh

penghambat atau delay sudut tembak thyristor T1. Kerja D1 sebagi jarak

control yang terbatas dan tegangan output rms dapat diperoleh.

2. Besar kecilnya sudut penyalaannya () dapat berpengaruh terhadap

tegangan output (Vo) dari suatu rangkaian kendali AC.

5.2 Saran

Disediakan peralatanperalatan yang menunjang pada setiap praktikum agar

dapat di simulasikan lansung. Dan diperbaharui lagi alat lat yang sudah

cukup tua, umumnya atau keadaan alat tersebut kurang stabil, karena alat

alat sangat menunjang sekali dalam melakukan percobaan agar hasil yang

diinginkan dapat tercapai sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai.


17/17

17

DAFTAR PUSTAKA

Modul Praktikum Elektronika Daya, Institut Teknologi Nasional Bandung, 2013.

Zuhal.(2000).Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, PT Gramedia

Pustaka Utama.Jakarta.

Documents

Laporan Akhir