laporan penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc
-
Upload
daus-energy -
Category
Documents
-
view
1.305 -
download
158
Transcript of laporan penyearah tiga fasa gelombang penuh.doc
PERCOBAAN VII
PENYEARAH TAK TERKENDALI TIGA-FASA GELOMBANG PENUH
7.1 TUJUAN PERCOBAAN
Menjelaskan prinsip kerja penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak
terkendali.
Membuat rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.
Mengukur besaran output dan input dari suatu rangkaian dari penyearah tiga-
fasa gelombang penuh tak terkendali.
Menghitung parameter-parameter unjuk kerja suatu rangkaian penyearah tiga-
fasa gelombang penuh tek terkendali.
Menentukan frekuensi gelombang output dari suatu rangkaian penyearah tiga-
fasa gelombang penuh tak terkendali.
7.2 TEORI DASAR
PENYEARAH JEMBATAN TIGA-FASA DENGAN BERBEBAN RESISTIF
Gambar 7.1 memperlihatkan diagram rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang
penuh tak terkendali berbeban resistif. Nama lain penyearah tersebut adalah
penyearah tiga-fasa enam pulsa atau penyearah jembatan tiga-fasa (there-phase
bridge rectifier). Dalam gambar tersebut, tegangan bolak-balik (ac) tiga-fasa yang
akan diserahkan dapat berupa tegangan sekunder transformator tiga-fasa yang
terhubung segitiga (delta). Sekunder transforma-tor yang terhunung bintang dapat
pula digunakan, namun titik netral (N) tidak dipakai. Primer transformatornya dapat
terhubung bintang (Y) atau segitiga/delta.
Untuk mempermudah analisisnya, maka beban yang disuplai oleh penyearah ini
diambil yang bersifat resistif saja. Gambar 7.2 memperlihatkan bentuk-bentuk
gelombang untuk beban resistif.
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-1
Gambar 7.1 Penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.
Tegangan fasa pada input penyearah dalam hal ini dimisalkan mempunyai
persamaan :
Va = Vm sin ωt ............................................................................................. (7-1)
Vb = Vm sin (ωt - 2π / 3) .............................................................................. (7-2)
Vc = Vm sin (ωt + 2π / 3) .............................................................................. (7-3)
dimana :
Vm = harga maksimum tegangan fasa pada input penyearah
ωt = 2πft = sudut fasa sesaat gelombang tegangan input
f = frekuensi gelombang tegangan input
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-2
Berdasarkan persamaan (7-2) dan (7-3) diatas, maka tegangan antara – fasa
pada input penyearah adalah :
Vab = Vm sin (ωt + π / 6) .................................................................... (7-4)
Vba = Vm sin (ωt - 5π / 6) ................................................................... (7-5)
Vbc = Vm sin (ωt - π / 2) ..................................................................... (7-6)
Vcb = Vm sin (ωt + π / 2) .................................................................... (7-7)
Vca = Vm sin (ωt + 5π / 6) .................................................................. (7-8)
Vac = Vm sin (ωt - π / 6) ..................................................................... (7-9)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-3
Gambar 7.2 Bentuk-bentuk gelombang dari penyearah pada gambar 7.1
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-4
Untuk π/6 ≤ ωt ≤ π/2, vab adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di
antara 6 tegangan antar – fasa seperti yang dinyatakan dalam persamaan (7-4) sampai
(7-9). Ini memberi prategangan maju pada dioda D1 dan D6 sehingga konduksi.
Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga mem – blok. Arus
mengalir dari fasa “a” melalui beban, D6, dan kembali ke fasa “b”. Tegangan yang
muncul di beban adalah tegangan vab.
Untuk π/2 ≤ ωt ≤ 5π/6, vac adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di
antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D1 dan D2
sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga
mem – blok. Arus mengalir dari fasa “a” melalui D1, beban, D2, dan kembali ke fasa
“c”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vac.
Untuk 5π/6 ≤ ωt ≤ 7π/6, vbc adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di
antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D2 dan D3
sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga
mem – blok. Arus mengalir dari fasa “b” melalui D3, beban, D2, dan kembali ke fasa
“c”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vbc.
Untuk 7π/6 ≤ ωt ≤ 3π/2, vba adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar di
antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D3 dan D4
sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga
mem – blok. Arus mengalir dari fasa “b” melalui D3, beban, D4, dan kembali ke fasa
“a”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vba.
Untuk 3π/2 ≤ ωt ≤ 11π/6, vca adalah tegangan antar – fasa sesaat yang terbesar
di antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D5 dan D4
sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga
mem – blok. Arus mengalir dari fasa “c” melalui D5, beban, D4, dan kembali ke fasa
“a”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vca.
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-5
Untuk 11π/6 ≤ ωt ≤ 13π/6, vcb adalah tegangan antar - fasa sesaat yang terbesar
di antara 6 tegangan antar – fasa ; memberi prategangan maju pada dioda D5 dan D6
sehingga konduksi. Empat buah dioda lainnya mendapat prategangan balik sehingga
mem-blok. Arus mengalir dari fasa “c” melalui D5, beban, D6, dan kembali ke fasa
“b”. Tegangan yang muncul di beban adalah tegangan vcb.
Untuk 13π/6 ≤ ωt ≤ 15π/6, siklus kembali berulang dimana vab adalah tegangan
antar – fasa sesaat yang terbesar, menyebabkan dioda D1 dan D6 kembali konduksi
sementara empat dioda lainnya mem-blok. Demikian seterusnya.
Dari pembahasan diatas dapat dikatakan bahwa dalam satu siklus, keenam dioda
konduksi secara berurutan dimana setiap pasangan dioda akan konduksi selama 1 / 6
siklus (atau selama t = π / 3ω). Terlihat dari Gambar 7.2, bahwa dalam satu siklus
dihasilkan enam pulsa. Oleh sebab itu, penyearah ini disebut juga penyearah tiga-fasa
“enam pulsa”.
Persamaan untuk tegangan output adalah :
vo = Vm sin (ωt + π / 6) untuk π / 6 ≤ ωt ≤ π / 2
= Vm sin (ωt - π / 6) untuk π / 2 ≤ ωt ≤ 5π / 6
= Vm sin (ωt - π / 2) untuk 5π / 6 ≤ ωt ≤ 7π / 6
= Vm sin (ωt - 5π / 6) untuk 7π / 6 ≤ ωt ≤ 3π / 2
= Vm sin (ωt + 5π / 6) untuk 3π / 2 ≤ ωt ≤ 11π / 6
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-6
= Vm sin (ωt + π / 2) untuk 11π / 6 ≤ ωt ≤ 13π / 6 .......................... (7-10)
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 7.2 terlihat bahwa :
ωT = 2π ...................................................................................................... (7-11)
dan :
ωT’ = π / 3 .................................................................................................. (7-12)
sehingga :
T’ = T / 6 .................................................................................................... (7-13)
dan :
f’ = 1/T’ = 6/T = 6f .................................................................................... (7-14)
Jadi dapat disimpulkan bahwa frekuensi gelombang output adalah 6 kali
frekuensi gelombang input. Penyearah 6 – pulsa dapat pula diperoleh dengan
menerapkan sistem “bintang enam – fasa”.
Dengan menggunakan rumus harga rata – rata dan harga afektif, maka untuk
penyearah tiga – fasa jembatan ini didapatkan :
.......................................................................... (7-15)
..................................................................................... (7-16)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-7
Jika Vs(L-L) adalah harga efektif tegangan input antar-fasa, maka persamaan (7-15) dan
(7-16) di atas dapat dinyatakan lain :
Vdc = 1,35 Vs(L-L) ........................................................................................ (7-17)
Vrms = 1,3517 Vs(L-L) .................................................................................. (7-18)
Untuk beban resistif dengan resistansi R, berlaku :
Idc = 1,654 Im .............................................................................................. (7-19)
Irms = 1,6554 Im .......................................................................................... (7-20)
dimana :
Im = (1 / ) kali harga maksimum arus beban = Vm/R
Arus - arus dalam salah satu dioda dan salah satu fasa pada input adalah :
Is = 1,3517 Im ............................................................................................. (7-21)
Id(rms) = 0,955 Im ......................................................................................... (7-22)
Is(av) = 1,35 Im ............................................................................................. (7-23)
Id = 0,955 Im ............................................................................................... (7-24)
Dengan menggunakan nilai-nilai besaran diatas maka dapat ditentukan nilai
pendekatan secara teoritis parameter penyearahan tiga-fasa jembatan untuk beban
resistif.
FFv = FFI = 1,0009 .............................................................................. (7-25)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-8
RFv = RFI = = 0,042 ........................................................... (7-26)
η = 99,8 % .................................................................................. (7-27)
TUF = 0,954 .................................................................................... (7-28)
CF = 1,281..................................................................................... (7-29)
PENYEARAH JEMBATAN TIGA-FASA DENGAN BERBEBAN INDUKTIF
. .Beban-beban induktif adalah beban-beban yang terdiri dari resistansi (R),
induktansi (L) dan kapasitansi (C) dengan , atau terdiri dari R dan L.
Beban yang mengandung L saja disebut beban induktif murni; sedangkan beban yang
mempunyai atau disebut beban “induktif tinggi”
(highly inductive). Perlulah dicatat bahwa penggunaan kata “tinggi” disini hanyalah
untuk melukiskan pengaruh resistansi yang cukup kecil terhadap reaktansi.
Adanya sifat induktif dari beban akan memperhalus arus yang mengalir dalam
beban, artinya mengurangi faktor ripel-nya. Untuk penyearah p-pulsa dengan p > 1
maka pada umumnya arus beban induktif tersebut sudah menjadi kontinu (tidak
putus).
Pada kondisi berbeban induktig, persamaan tegangan keluaran (tegangan
beban) sesaat tetap sama seperti yang dinyatakan dalam persamaan (7-15)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-9
Gambar 7.3 Bentuk gelombang keluaran pada penyearah jembatan tiga-fasa berbeban induktif.
Persamaan arus beban adalah :
Bentuk lain persamaan untuk Vo dan io adalah :
untuk ....................................................... (7-31)
dan :
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-10
io = .................................... (7-30)
untuk t
untuk ............. (7-32)
Dengan diketahuinya persamaan arus beban dalam persamaan (7-27), maka harga
rata-ratanya dan harga efektif (rms) dari arus beban dapat ditentukan dengan rumus
berikut :
.........................................................................
(7-33)
Irms = = ............................................................ (7-34)
sehingga diperoleh :
................................................................................................ (7-35)
dan :
............... (7-36)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-11
dalam hal ini :
................................................................................................... (7-37)
.............................................................................................. (7-38)
.............................................................................................................. (7-39)
Nilai pendekatan untuk parameter penyearahan adalah sebagai berikut :
Besaran tegangan :
FFv = 1,0009 ...................................................................................................... (7-40)
RFv = 0,042 ........................................................................................................ (7-41)
Besaran arus :
FFI =
= .......... (7-42)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-12
RFI =
.................... (7-43)
........................ (7-44)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-13
............ (7-45)
................. (7-46)
dalam hal ini sudut γ ditentukan dengan cara “trial and error” dari persamaan :
.................................... (7-47)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-14
7.3 DIAGRAM RANGKAIAN
Gambar 7.4 Diagram rangkaian penyearah tiga-fasa gelombang penuh tak terkendali.
7.4 ALAT DAN BAHAN
Osiloskop
Regulator ac 3 fasa
Dioda
Amperemeter
Voltmeter
Tahanan geser
Kabel secukupnya
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-15
7.5 PROSEDUR PERCOBAAN
1. Membuat rangkaian seperti gambar 7.3 dimana beban yang digunakan adalah
tahanan geser 42 Ω.
2. Dalam keadaan output regulator ac tiga-fasa minimum, memasukkan saklar S.
3. Menaikkan tegangan antar-fasa dari output regulator (Vs (L-L)) hingga
mencapai 20 V. [terlihat penunjukan V1].
4. Mencatat harga rata-rata dari tegangan output, arus beban, arus input dalam
salah satu fasa, dan arus dalam salah satu dioda. [terlihat penunjukan V2, A2,
A1 dan A3]. Kemudian memasukkan data ke dalam tabel.
5. Dengan menggunakan osiloskop 1-saluran, mengamati dan mengambarkan
bentuk gelombang dari tegangan beban, arus beban, arus input dalam salah
satu dioda. Catatan: harus dijaga dalam penggunaan probe agar terminal (+)
tidak terhubung singkat dengan terminal (-).
6. Mencatat harga efektif (rms) dari tegangan output, arus beban, arus input
dalam salh satu fasa, dan arus dalam salah satu dioda. [terlihat penunjukan
V2, A2, A1 dan A3]. Memasukkan data ke dalam tabel yang telah disediakan.
7. Mengulangi langkah no. (4) sampai no. (6) diatas hingga tegangan output
regulator antar-fasa (Vs(L-L)) sebesar 40 V.
8. Mengulangi langkah no. (1) sampai no. (7) di atas untuk beban induktif (R-L).
9. Meminimumkan kembali tegangan output regulator hingga penunjukan nol
dan kemudian membuka saklar S. Percobaan selesai.
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-16
7.6 HASIL PERCOBAAN
Tabel 7.1 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R dengan alat ukur analog.
Vs(L-L)
(v)Vdc
(v)Idc
(A)Is(av)(A)
Id
(A)Vrms
(v)Vrms’
(v)Irms
(A)Irms’
(A)Is
(A)Id(rms)
(A)Id(rms)’
(A)
20 27,5 0,62 0 0,22 62 28,91 0,92 0,543 0,495 0,53 0,303
40 55,5 1,26 0 0,4 124 57,82 2,28 1,305 1 1,005 0,575
Keterangan:
Vrms’ = Vrms/ Fkv ; Irms’ = Irms / Fki ; Id(rms)’ = Id(rms) / Fki; Fkv = 2,1445; Fki = 1,747
Tabel 7.2 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R dengan alat ukur digital.
Vs(L-L)
(v)Vdc
(v)Idc
(A)Is(av)(A)
Id
(A)Vrms
(v)Irms
(A)Is
(A)Id(rms)
(A)
20 26,05 0,63 0,01 0,24 26,1 0,63 0,53 0,40
40 56,2 1,32 0 0,42 56,4 1,32 1,02 0,72
Tabel 7.3 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R-L dengan alat ukur analog.
Vs(L-L)
(v)Vdc
(v)Idc
(A)Is(av)(A)
Id
(A)Vrms
(v)Vrms’
(v)Irms
(A)Irms’
(A)Is
(A)Id(rms)
(A)Id(rms)’
(A)
40 51 0,49 0 0,17 120 55,95 0,72 0,412 0,405 0,41 0,237
80106,
50,87 0 0,305 243 113,3 1,38 0,78 0,75 0,73 0,417
Keterangan:
Vrms’ = Vrms/ Fkv ; Irms’ = Irms / Fki ; Id(rms)’ = Id(rms) / Fki; Fkv = 2,1445; Fki = 1,747
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-17
Tabel 7.4 Data hasil percobaan penyearah tiga-fasa gelombang penuh untuk beban R-L dengan alat ukur digital.
Vs(L-L)
(v)Vdc
(v)Idc
(A)Is(av)(A)
Id
(A)Vrms
(v)Irms
(A)Is
(A)Id(rms)
(A)
40 57,2 0,48 0,01 0,18 57,3 0,49 0,39 0,31
80 110,8 0,87 0 0,32 111 0,92 0,75 0,57
Keterangan :
- Beban Resistif (R) = 42 Ω
- Ballast (L) = 20 W; 220-240 V; 0,37 A; 50 Hz
Gambar 7.5 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban resistif Vs = 20 V; time/div=5 ms; V/div=10 V; A/div=0,3 A [garis merah = io; garis biru= vo]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-18
Gambar 7.6 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban resistif pada Vs = 40 V; time/div=5 ms; V/div=100 V; A/div=0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]
Gambar 7.7 Gelombang masukan arus is dengan beban resistif pada Vs = 20 V; time/div=5ms; V/div = 100 V; A/div = 0,3 A [garis merah = is]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-19
Gambar 7.8 Gelombang masukan arus is dengan beban resistif pada Vs = 40 V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 3 A [garis merah = is]
Gambar 7.9 Gelombang keluaran arus dioda beban resistif pada Vs = 20V; time/div = 5ms; V/div = 200 v; A/div = 0,3 A [garis merah = id]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-20
Gambar 7.10 Gelombang keluaran arus dioda beban resistif pada Vs= 40V; time/div = 5ms; V/div = 200 V; A/div = 3 A [garis merah = id]
Gambar 7.11 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban induktif pada Vs = 40V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-21
Gambar 7.12 Bentuk gelombang tegangan beban (vo) dan arus beban (io) penyearah tak terkendali tiga fasa gelombang penuh beban induktif pada Vs = 80V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3 A [garis merah = io; garis biru = vo]
Gambar 7.13 Gelombang masukan is beban induktif pada Vs = 40V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3A [garis merah = is]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-22
Gambar 7.14 Gelombang masukan is beban induktif pada Vs = 80V; time/div = 5ms; V/div = 100V; A/div = 0,3A [garis merah = is]
Gambar 7.15 Gelombang keluaran arus dioda beban induktif pada Vs= 40V; time/div = 5ms; V/div = 200; A/div= 0,3 A [garis merah = id]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-23
Gambar 7.16 Gelombang keluaran arus dioda beban induktif pada Vs=80; time/div = 5ms; V/div = 200; A/div= 0,3 A [garis merah = id]
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-24
7.7 ANALISA HASIL PERCOBAAN
7.7.1 Perhitungan nilai induktansi dari beban
Dengan menggunakan beban induktif berupa ballast maka nilai induktansi
beban dapat dihitung dengan data berikut :
P = 20 W
V = 220 – 240 V
I = 0,37 A
f = 50 Hz
Penyelesaian :
7.7.2 Perhitungan parameter unjuk kerja
7.7.2.1 Beban Resistif
Alat ukur analog
Diketahui :
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-25
Vs = 20 V
R = 42 Ω
Dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban resistif dengan
menggunakan alat ukur analog diperoleh:
Vs = 20 V
Vdc= 27,5 V
Idc = 0,62 A
Is(av) = 0 A
Id = 0,22 A
R = 42 Ω
Vrms = 62 V
Vrms’ = 28,91 V
Irms = 0,95 A
Irms’ = 0,543 A
Is = 0,495 A
Id(rms) = 0,53 A
Id(rms)’ = 0,303 A
Ditanyakan :
a. FF = ….?
b. RF = ….?
c. η = ….?
d. TUF = ….?
e. CF = ….?
Penyelesaian :
a. Faktor Bentuk (FF)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-26
b. Faktor Kerut (RF)
c. Efisiensi Penyearahan (η)
d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)
e. Faktor Kecuraman (CF)
Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.7
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.5
Alat ukur digital
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-27
Sedangkan dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban resistif
dengan menggunakan alat ukur digital diperoleh:
Vs = 20 V
Vdc= 26,05 V
Idc = 0,63 A
Is(av) = 0,01 A
Id = 0,24 A
Vrms = 26,1 V
Irms = 0,63 A
Is = 0,53 A
Id(rms) = 0,40 A
R = 42 Ω
Ditanyakan :
a. FF = ….?
b. RF = ….?
c. η = ….?
d. TUF = ….?
e. CF = ….?
Penyelesaian :
a. Faktor Bentuk (FF)
b. Faktor Kerut (RF)
c. Efisiensi Penyearahan (η)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-28
d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)
e. Faktor Kecuraman (CF)
Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.7
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.6
7.7.2.2 Beban Induktif
Alat ukur analog
Diketahui dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban R-L dengan
menggunakan alat ukur analog diperoleh:
Vs = 40 V
Vdc= 51 V
Idc = 0,49 A
Is(av) = 0 A
Id = 0,17 A
Vrms = 120 V
Vrms’ = 55,95 V
Irms = 0,72 A
Irms’ = 0,412 A
Is = 0,405 A
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-29
Id(rms) = 0,41 A
Id(rms)’ = 0,237 A
Ditanyakan :
a. FF = ….?
b. RF = ….?
c. η = ….?
d. TUF = ….?
e. CF = ….?
Penyelesaian :
a. Faktor Bentuk (FF)
b. Faktor Kerut (RF)
c. Efisiensi Penyearahan (η)
d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-30
e. Faktor Kecuraman (CF)
Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.13
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.7
Alar ukur digital
Diketahui dari tabel hasil percobaan pada no. 1 pada beban R-L dengan
menggunakan alat ukur digital diperoleh:
Vs = 40 V
Vdc= 57,2 V
Idc = 0,48 A
Is(av) = 0,01 A
Vrms = 57,3 V
Irms = 0,49 A
Is = 0,39 A
Id(rms) = 0,31 A
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-31
Id = 0,18 A
Ditanyakan :
a. FF = ….?
b. RF = ….?
c. η = ….?
d. TUF = ….?
e. CF = ….?
Penyelesaian :
a. Faktor Bentuk (FF)
b. Faktor Kerut (RF)
c. Efisiensi Penyearahan (η)
d. Faktor Utilisasi Transformator (TUF)
e. Faktor Kecuraman (CF)
Nilai Is(peak) diperoleh dari gambar 7.13
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-32
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7.8
7.7.3 Perhitungan frekuensi keluaran berdasarkan bentuk gelombang
7.7.3.1 Beban Resistif
Berdasarkan gambar 7.5 atau 7.6
1 div ~ 1,35 cm ~ 5 ms
Periode (To) ~ 0,9 cm ~
= 3,33 ms = 3,33 x 10-3 s
Frekuensi (fo) =
=
= 300,003 Hz
7.7.3.2 Beban Induktif
Berdasarkan gambar 7.11 atau 7.12
1 div ~ 1,35 cm ~ 5 ms
Periode (To) ~ 0,9 cm ~
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-33
= 3,33 ms = 3,33 x 10-3 s
Frekuensi (fo) =
=
= 300,003 Hz
7.7.4 Hubungan antara Idc dan Is(av) dan hubungan antara Irms dan Is
Berdasarkan gambar 7.5 terlihat bahwa pada gelombang Idc terdapat
enam pulsa dalam satu gelombang atau satu periode. Sedangkan pada
percobaan diperoleh nilai (Is(av)) nol di setiap besaran masukan tegangan, hal
ini dapat dibuktikan dengan melihat pada gambar 7.7 (Is(av)) dalam satu periode
terdapat empat pulsa. Dua pulsa pada sisi atas (+) dan dua pulsa pada sisi
bawah (-), sehingga diperoleh nilai nol pada (Is(av)). Sehingga nilai Idc tidak
ada pengaruhnya terhadap (Is(av)) karena berapa pun nilai Idc, (Is(av)) akan tetap
bernilai nol.
Hubungan Irms dan Is diperoleh berdasarkan gambar 7.5 dan 7.7. Nilai
Irms diperoleh dengan melihat gelombang pada gambar 7.5 dimana terdapat
enam pulsa dalam satu gelombang atau satu periode. Sedangkan nilai (Is)
diperoleh dengan melihat gelombang pada gambar 7.7 (Is) dimana dalam satu
periode terdapat empat pulsa. Dengan melihat persamaan Is / Irms =
sehingga dapat disimpulkan bahwa besarnya nilai Irms dapat mempengaruhi
besarnya nilai Is.
7.7.5 Perbandingan antara hasil percobaan dan hasil perhitungan menurut teori
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-34
7.7.5.1 Beban Resistif
Nilai teoritis dari FF, RF, η, TUF, dan CF telah dinyatakan dalam persamaan
(7-25) sampai dengan (7-29).
Tabel 7.5 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R menggunakan alat ukur analog
Vs(L-L) (V)FF RF
η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus
20
Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281
Aktual 1,05 1,48 0,32 1,1 64,1 % 0,994 1,39
Error (%) 4,9 47,9 661,9 2519 35,77 4,19 8,5
40
Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281
Aktual 1,04 1,036 0,292 0,27 92,67 % 1,009 1,2
Error (%) 3,9 3,5 595,2 542,8 7,14 5,76 6,32
Tabel 7.6 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R menggunakan alat ukur digital
Vs(L-L) (V)FF RF
η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus
20
Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281
Aktual 1,002 1 0,062 0 99,8 % 0,894 1,3
Error (%) 0,11 0,09 47,62 100 0 6,3 1,48
40
Teori 1,0009 1,0009 0,042 0,042 99,8 % 0,954 1,281
Aktual 1,004 1 0,08 0 99,64 % 1,05 1,17
Error (%) 0,31 0,09 90,47 100 0,16 10,06 8,66
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-35
7.7.5.2 Beban Induktif
Nilai teoritis dari FFv dan RFv telah dinyatakan dalam persamaan (7-40) dan
(7-41). Sedangkan, nilai FFI, RFI, η, TUF diperoleh dengan mensubtitusikan ϕ dalam
persamaan (7-42) sampai dengan (7-45). Nilai ϕ dapat dihitung sebagai berikut:
sehingga diperoleh :
FFI = 1,000002571
RFV = 0,0023
η = 99,91 %
TUF = 0,955
Dengan cara “trial and error” dalam persamaan (7-47) maka diperoleh :
γ = 76,68553214o
sehingga diperoleh nilai CF = 1,229
Tabel 7.7 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R-L menggunakan alat ukur analog
Vs(L-L) (V)FF RF
η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus
40
Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229
Aktual 1,1 1,47 0,45 1,08 62,03 % 0,891 1,18
Error (%) 9,9 47 971,4 46856 37,9 6,7 3,98
80Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229
Aktual 1,06 1,586 0,36 1,23 59,25 % 0,892 1,2
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-36
Error (%) 5,9 58,6 757,14 53378 40,7 6,59 2,36
Tabel 7.8 Tabel perbandingan secara aktual dan teori dengan beban R-L menggunakan alat ukur digital
Vs(L-L) (V)FF RF
η TUF CFTegangan Arus Tegangan Arus
40
Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229
Aktual 1,002 1,02 0,059 0,205 97,79 % 1,016 1,23
Error (%) 0,11 2 40,47 8813 2,12 6,4 0,08
80
Teori 1,0009 1,000 0,042 0,0023 99,91 % 0,955 1,229
Aktual 1,002 1,06 0,06 0,344 94,39% 0,93 1,2
Error (%) 0,11 6 42,85 19964 5,5 2,6 2,36
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-37
7.8 KESIMPULAN
Dari hasil pengamatan pembacaan alat ukur (praktikum),besar Vrms pada
parameter output cenderung lebih besar dari pada besar Vrms pada parameter
output dengan teoritis.
Dari tabel hasil pengamatan terlihat nilai Is (dc) pada alat ukur analog selalu
menunjukkan nilai nol, ini diakibatkan oleh nilai arus masukan pada rangkaian
sebelum diarahkan adalah arus ac.
Penyearah Tak Terkendali Tiga-Fasa Gelombang Penuh 7-38