Penyerah Tiga Fasa Setengah Gelombang

PERCOBAAN 4 PENYEARAH TIGA FASA SETENGAH GELOMBANG

4.1 TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melaksanakan praktikum, diharapkan mahasiswa dapat: a. Menjelaskan prinsip kerja penyerah tiga-fasa setengah gelombang tak  terkendali. b. Membuat rangkaian penyearah tiga-fasa setengah gelombang tak  terkendali. c. Mengukur besaran output dan input dari suatu rangkaian penyearah tigafasa setengah geombang tak terkendali. d. Menghitung parameter-parameter unjuk kerja suatu rangkaian penyerah tiga-fasa setengah gelombang tak terkendali. e. Menentukan frekuensi gelombang output dari suatu rangkaian penyearah tiga-fasa setengah gelombang tak terkendali.

4.2 TEORI DASAR

Gambar 1.1 memperlihatkan diagram rangkaian penyerah tiga-fasa setengah gelombang tak terkendali berbeban resistif. Nama lain penyerah tersebut adalah penyearah tga-fasa tiga-pulsa atau penyearah bintang tiga-fasa (three-phase star rectifier). Dalam gambar tersebut, tegangan bolak-balik (ac)

tiga-fasa akan akan disearahkan disearahkan diwakili oleh tegangan sekunder transformator

342 11 046

I-1

tiga-fasa yang hubungan bintang (Y). Primer transformatornya dapat terhubung bintang (Y) atau segitiga/delta.

Gambar 1.1 Penyearah tiga-fasa setengah gelombang tak terkendali

Tegangan fasa pada input penyearah dalam hal ini dimisalkan mempunyai persamaan: Va = VaN = Vm sin wt ...........................................................

(3-1)

Vb = VbN = Vm sin (wt - 2 /3) .............................................

(3-2)

Vc = VcN = Vm sin (wt - 2 /3) .............................................

(3-3)

Dimana Vm = harga maksimum tegangan fasa (fasa ke netral) pada input penyerah wt = 2ft = sudut fasa sesaat gelombang tegangan input f = frekuensi gelombang tegangan input

342 11 046

I-2

Gambar 1.2 Bentuk-bentuk gelombang dari penyerah pada gambar 1.1

Untuk   /6 < wt < 5 /6, Va lebih positif dari Vb maupun Vc, sehingga dioda D1 konduksi serta D2 dan D3 mem- blok. Fasa “a” mensuplai arus ia melalui D1, beban dan kembali ke titik netral (N). Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan V a. Untuk 5 /6 < wt < 3 /2, Vb lebih positif dari Va maupun Vc, sehingga dioda D2 konduksi serta D1 dan D3 mem- blok. Fasa “b” mensuplai arus ib melalui D2, beban dan kembali ke titik netral (N). Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan V b. Untuk 3 /2 < wt < 13 /6, Vc lebih positif dari Va maupun Vb, sehingga dioda D3 konduksi serta D1 dan D2 mem- blok. Fasa “c” mensuplai

342 11 046

I-3

arus ic melalui D3, beban dan kembali ke titik netral (N). Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan V c. Untuk 13 /6 < wt < 17 /6, siklus kembali berulang dimana Va lebih positif dari Vb maupun Vc, sehingga dioda D1 kembali konduksi serta D2 dan D3 mem-blok. Demikian seterusnya. Dari pembahasan diatas dapat dikatakan bahwa dalam satu siklus ketiga dioda konduksi secara berurutan dimana setiap dioda akan konduksi selama 1/3 siklus (atau selama t = 2  /3w). Terlihat dari gambar 1.2 bahwa dalam satu siklus dihasilkan tiga buah pulsa. Oleh sebab itu penyearah ini disebut juga penyearah tiga-fasa “tiga- pulsa”. Persamaan untuk tegangan output adalah: Va = Vm sin wt

untuk   /6 < wt < 5 /6

Vb = Vm sin (wt - 2 /3)

untuk 5 /6 < wt < 3 /2

Vc = Vm sin (wt - 2 /3)

untuk 3 /2 < wt < 13 /6 ............

(3-4)

Jika f dan T berturut-turut adalah frekuensi dan periode gelombang tegangan input, serta f’ dan T’ berturut-turut adalah frekuensi dan periode gelombang tegangan output beban), maka dari gambar 1.2 terlihat bahwa: WT = 2 ............................................................................ (3-5) dan WT’ = 2  /3 ..........................................................................

(3-6)

Sehingga: T’ = T/3 .............................................................................. (3-7)

342 11 046

I-4

dan F’ = 1/T’ = 3/T = 3f ............................................................ (3-8) Jadi dapat disimpulkan bahwa frekuensi gelombang output adalah 3 kali frekuensi gelombang input. Dengan menggunakan rumus harga rata-rata dan harga efektif, maka untuk  penyerah tiga-fasa setengah gelombang ini didapatkan:

  √       

.................................................... (3-9)



 ⁄     √         

................................ (3-10)

Jika Vs adalah harga efektif tegangan input per fasa, maka persamaan (3-9) dan (3-10) diatas dapat dinyatakan lain: Vdc = 1,1695 Vs .................................................................... (3-11) Vrms = 1,189 Vs .................................................................... (3-12) Untuk beban resistif dengan resistansi R, berlaku: Idc = 0,827 Im ........................................................................ (3-12) Irms = 0,8407 Im .................................................................... (3-13) Dimana: Harga maksimum arus beban = V m /R Dalam gambar terlihat pula bahwa arus dioda sama dengan arus sekunder (input) per fasa. Besarnya adalah: Is = Id (rms) = 0,4854 Im ....................................................... (3-15) Is (av) = Id = 0,2757 Im ......................................................... (3-16)

342 11 046

I-5

4.3 DIAGRAM RANGKAIAN

Gambar 1.3 Diagram rangkaian penyearah tiga-fasa setengah gelombang tak terkendali

4.4 ALAT DAN BAHAN

a. Osiloskop

1 buah

b. Regulator ac tiga-fasa

1 buah

c. Dioda

3 buah

d. Ampremeter

3 buah

e. Voltmeter

4 buah

f. Tahanan geser

2 buah

g. Kabel

Secukupnya

h. Trafo

1 buah

i.

1 buah

Multimeter

342 11 046

I-6

4.5 PROSEDUR PERCOBAAN

a. Membuat rangkaian seperti pada gambar 1.3 dimana beban yang digunakan tahanan geser 2 x 75Ω/3A [R m adalah adapter  tahanan rendah untuk melihat bentuk gelombang arus. Jika tidak ada, gunakanlah tahanan geser untuk  mendapatkan nilai resistansi 1Ω]. b. Dalam keadaan output regulator ac tiga-fasa minimum, lalu menghidupkan saklar S, kemudian menaikkan tegangan antar-fasa dari output regulator (V p) hingga mencapai 60 V. c. Mencatat tegangan fasa pada sekunder transformator 3-fasa (Vs) . d. Mencatat harga rata-rata dari tegangan output, arus beban,arus input, dalam salah satu fasa, dan arus dalam dioda (terlihat pada penunjuakan V 2, A2 dan A1). Lalu memasukkan data anda kedalam tabel yang telah disediakan. e. Dengan menggunakan osilokop 2 saluran, bentuk gelombang dari tegangan beban, arus beban, arus input diamati dan digambarkan dalam salah satu fasa dan arus dalam salah satu dioda. Catatan: harus dijaga dalam penggunaan probe agar terminal (+) tidak terhubung singkat dangan terminal (-). f. Mencatat harga efektif (rms) dari tegangan output, arus beban, arus input dalam salah satu fasa dan arus dalam salah satu dioda.[lihat penunjukan V2, A2 dan A1]. Lalu memasukkan data kedalam tabel yang telah disediakan. g. Langkah no.3 sampai no.6 diatas diulangi hingga tegangan output regulator antar-fasa (Vp) sebesar 20 V, 30 V dan 40 V. h. Tegangan output regulator diatur kembali dan membuka saklar S. Selanjutnya percobaan selesai.

342 11 046

I-7

4.6 TABEL PENGAMATAN

Tabel hasil pengamatan Vp Vs Vdc Idc (V) (V) (V) (A)

Is(av) (A)

Id (A)

Vrms (V)

Irms (V)

Is (A)

Id(rms) (A)

h

342 11 046

I-8