Makalah Bdm Tutorial

7/25/2019 Makalah Bdm Tutorial

1/34

BAB 10 ELEKTRONIKA DAYA

10.1 Konversi Daya

Ada empat tipe konversi daya atau ada empat enis peman!atan ener"i yan"

#er#eda#eda $am#ar 10.1. %ertama dari &istrik %LN ''0 ( me&a&ui penyeara) yan"

men"u#a) &istrik A* menadi &istrik D* yan" di#e#ani motor D*. Kedua mo#i& den"an

sum#er akumu&ator 1' ( den"an inverter yan" men"u#a) &istrik D* menadi &istrik A*

di)asi&kan te"an"an A* ''0 ( di#e#ani %*. Keti"a dari sum#er %LN ''0 ( den"an A*

konverter diu#a) te"an"annya menadi 1+0 ( untuk menya&akan &ampu. Keempat dari

sum#er akumu&ator truk ', ( den"an D* konverter diu#a) te"an"an 1' ( untuk

pesa-at *B transmitter.

$am#ar 10.1 %eman!aatan Ener"i Listrik

%ada $am#ar 10.1 die&askan ada empat konverter daya yan" ter#a"i da&am empat

kuadran. 1. Kuadran 1 dise#ut penyeara) !un"sinya menyeara)kan &istrik arus #o&ak/

#a&ik menadi &istrik arus seara). Ener"i men"a&ir dari sistem &istrik A* satu ara) ke

sistem D*. *onto) Listrik A* ''0 (20 34 diturunkan me&e-ati tra!o menadi 1'( A*

dan kemudian diseara)kan o&e) diode menadi te"an"an D* 1'(. Kuadran ' dise#ut D*

*)opper atau dikena& u"a den"an isti&a) D*/D* konverter. Listrik arus seara) diu#a)

da&am menadi arus seara) den"an #esaran yan" #er#eda. *onto) Listrik D* 12(

den"an komponen e&ektronika diu#a) menadi &istrik D* 2(. Kuadran 5 dise#ut inverter

yaitu men"u#a) &istrik arus seara) menadi &istrik arus #o&ak#a&ik pada te"an"an dan

!rekuensi yan" dapat diatur. *onto) Listrik D* 1' ( dari akumu&ator den"an peran"katinverter diu#a) menadi &istrik te"an"an A* ''0( !rekuensi 20 34. Kuadran , dise#ut

A*/A* konverter yaitu men"u#a) ener"i &istrik arus #o&ak/#a&ik den"an te"an"an dan

!rekuensi tertentu menadi arus #o&ak/#a&ik den"an te"an"an dan !rekuensi yan" &ain.

Ada dua enis konverter A* yaitu pen"atur te"an"an A* 6te"an"an #eru#a) !rekuensi

konstan7 dan 8y8&o8onverter 6te"an"an dan !rekuensi dapat diatur7. *onto) te"an"an

A* ''0 ( dan !rekuensi 20 34 menadi te"an"an A* 110 ( dan !rekuensi yan" #aru 100

34.

'. 5.

,.

Ran8an"an konverter daya pa&in" sedikit men"andun" &ima e&emen $am#ar 10.' yaitu


2/34

617 sum#er ener"i 6'7 komponen daya 657 piranti pen"aman dan monitorin" 6,7 sistem

kontro& &oop tertutup dan 627 #e#an. '95


3/34

$am#ar 10.' Dia"ram B&ok Konverter Daya

10.' Komponen E&ektronika Daya

Ba)an konduktor memi&iki si!at men")antar &istrik yan" tin""i #a)an konduktor dipakaise#a"ai konduktor &istrik seperti ka-at tem#a"a a&uminium #esi #aa dan se#a"ainya.

Ba)an semikonduktor memi&iki si!at #isa menadi pen")antar atau #isa u"a memi&iki

si!at men")am#at arus &istrik ter"antun" kondisi te"an"an eksterna& yan" di#erikan.

Ketika di#erikan te"an"an #ias mau maka semikonduktor akan #er!un"si se#a"ai

konduktor. Tetapi ketika di#erikan #ias mundur #a)an semikonduktor memi&iki si!at

se#a"ai iso&ator. Be#erapa komponen e&ektronika daya me&iputi Diode Transistor

T)yristor Tria8 I$BT dan se#a"ainya. Diode yan" dipakai e&ektronika daya memi&iki

syarat mena)an te"an"an anoda/katode 6(AK7 #esar dapat me&e-atkan arus anoda

6IA7 yan" #esar kemampuan mena)an peru#a)an arus sesaat didt serta kemampuan

mena)an peru#a)an te"an"an sesaat dvdt. Komponen transistor daya 6$am#ar 10.57

)arus memenu)i persyaratan memi&iki te"an"an ko&ektor/emiter 6(*EO7 yan" #esar

arus ko&ektor 6I*7 terpenu)i pen"uatan D* 6:7 yan" #esar mampu mena)an peru#a)an

te"an"an sesaat dvdt. Demikian u"a den"an komponen t)yristor 6$am#ar 10.,7

mampu mena)an te"an"an anodakatoda 6(AK7 men"a&irkan arus anoda yan" #esar

6IA7 mena)an peru#a)an arus sesaat didt dan mampu mena)an peru#a)an te"an"an

sesaat dvdt.

$am#ar 10.5 Transistor daya

$am#ar 10., T)yristor

10.5 Diode

Diode memi&iki dua kaki yaitu anoda dan katoda. %er)atikan $am#ar 10.2. Diode )anya

dapat me&e-atkan arus &istrik dari satu ara) saa yaitu dari anode ke katoda yan"

dise#ut posisi panar mau 6!or-ard7. ;e#a&iknya diode akan mena)an a&iran arus atau

mem#&ok arus yan" #erasa& dari katode ke anoda yan" dise#ut panar mundur

6reverse7. %er)atikan $am#ar 10.


4/34


5/34

;im#o& diode

$am#ar 10.2 ;im#o& dan !isik diode a7 #7

$am#ar 10.< a7 %anar mau 6!or-ard7 dan #7 panar mundur 6reverse7

%ada kondisi panar mau 6!or-ard7 diode men"a&irkan arus D* dapat diamati dari

penunukan ampermeter den"an arus I! untuk te"an"an dise#ut te"an"an mau >!

6!or-ard7. Diode si&ikon akan mu&ai !or-ard ketika te&a) di8apai te"an"an 8ut/in se#esar

09 (o&t untuk diode "ermanium te"an"an 8ut/in 05 (o&t. %ada kondisi panar mundur

6reverse7 diode da&am posisi mem#&ok arus kondisi ini dise#ut posisi mundur 6reverse7.

Karakteristik se#ua) diode di"am#arkan o&e) sum#u )ori4onta& untuk te"an"an 6(o&t7.;um#u vertika& untuk menunukkan arus 6mA sampai Amper7. Te"an"an positi! 6!or-ard7

di)itun" dari sum#u no& ke ara) kanan. Te"an"an ne"ati! 6reverse7 dimu&ai sum#u

ne"ati! ke ara) kiri. Karakteristik diode men""am#arkan arus !un"si dari te"an"an. $aris

arus mau 6!or-ard7 dimu&ai dari sum#u no& ke atas den"an satuan ampere. $am#ar

10.9 Karakteristik diode $aris arus mundur 6reverse7 dimu&ai sum#u no& ke ara) #a-a)

den"an orde mA. Diode memi&iki #atas mena)an te"an"an reverse pada ni&ai tertentu.

=ika te"an"an reverse ter&ampaui maka diode akan rusak se8ara permanen per)atikan

$am#ar 10.9. Dari pen"amatan visua& karakteristik diode di atas dapat di&i)at #e#erapa

parameter pentin" yaitu te"an"an 8ut/in #esarnya 0


6/34

'92


7/34

10.,.1 Transistor se#a"ai ;ake&ar Transistor dapat di!un"sikan se#a"ai sake&ar

e&ektronik yaitu den"an men"atur arus #asis IB dapat men")asi&kan arus ko&ektor I *

yan" dapat men")idupkan &ampu %1 dan mematikan &ampu. Den"an te"an"an sup&ai

>B 1'( dan pada te"an"an #asis >1 akan men"a&ir arus #asis IB yan" mem#uat

transistor 8ut/in dan men")antarkan arus ko&ektor I * se)in""a &ampu %1 menya&a. =ika

te"an"an #asis >1 dimatikan dan arus #asis IB 0 den"an sendirinya transistorkem#a&i mati dan &ampu %1 akan mati. Den"an pen"aturan arus #asis IB Transistor

dapat di!un"sikan se#a"ai sake&ar e&ektronik da&am posisi ON atau O. Ketika

transistor se#a"ai sake&ar kita akan &i)at te"an"an ko&ektor ter)adap emitor >*E. Ada

dua kondisi yaitu ketika Transistor kondisi ON dan Transistor kondisi O. ;aat

Transistor kondisi ON te"an"an >*E saturasi. Arus #asis IB dan arus $am#ar 10.+

Karakteristik output ko&ektor maksimum dan ta)anan ko&ektor emitor R*E transistor

mendekati no& teradi antara 0 sampai 20 mdetik. Ketika transistor kondisi O

te"an"an >*E mendekati te"an"an >B dan arus #asis IB dan arus ko&ektor I*

mendekati no& pada saat terse#ut ta)anan R*E tak ter)in""a &i)at $am#ar 10.10.

$am#ar 10.? Transistor ;e#a"ai ;ak&ar

$am#ar 10.10 Te"an"an operasi transistor se#a"ai sake&ar

daera) di &uar kontro&

Karakteristik output transistor memper&i)atkan "aris kera transistor da&am ti"a kondisi.%ertama transistor kondisi se#a"ai sake&ar ON teradi ketika te"an"an >*E saturasi

teradi saat arus #asis IB maksimum pada titik A5. Kedua transistor #er!un"si se#a"ai

pen"uat sinya& input ketika arus #asis IB #erada di antara arus keranya A' sampai A1.

Keti"a ketika arus #asis IB mendekati no& transistor kondisi O ketika te"an"an >*E

sama den"an te"an"an sup&ai >B titik A1 &i)at $am#ar 10.11.

$am#ar 10.11 $aris #e#an transistor

'9


8/34

> I* IB B IB > C IBmin min

R(

6>1 >BE 7 Bmin > I*

> IB IBmin Bmin I* R( >1 >BE

aktor pen"uatan te"an"an Arus #asis Arus #asis minimum aktor pen"uatan

Transistor 6:7 Arus ko&ektor Ta)anan depan #asis Te"an"an input Te"an"an

#asis emitor

*onto) Transistor B* 109 di!un"sikan "er#an" NAND Not And te"an"an sinya& 1 >1

5, ( te"an"an LED > 1 5. %er)atikan $am#ar 10.1'. Tentukan #esarnya ta)anan R* dan R(

=a-a#an a7 R*

> # > >*Esat 2( 1 I* 5'0mA

R( 22 k R( 2< k10.,.' Transistor %en""erak Re&ay Ko&ektor transistor yan"

dipasan"kan re&ay men"andun" induktor. Ketika Transistor dari kondisi ON dititik A' dan

menuu O di titik A1 tim#u& te"an"an induksi pada re&ay. Den"an diode R1 yan"#er!un"si se#a"ai runnin" diode $am#ar 10.15 maka arus induksi pada re&ay dia&irkan

&e-at diode #ukan me&e-ati ko&ektor transistor.

$am#ar 10.15 Transistor se#a"ai pen""erak re&ay


9/34

10.2 T)yristor

T)yristor dikem#an"kan o&e) Be&& La#oratories ta)un 1?20/an dan mu&ai di"unakan

se8ara komersia& o&e) $enera& E&e8tri8 ta)un 1?


10/34

un"si "ate pada t)yristor menyerupai #asis pada transistor den"an men"atur arus

"ate I$ yan" #esarnya antara 1 mA sampai ter#esar 100 mA maka te"an"an ke&uaran

dari Anoda #isa diatur. Te"an"an yan" mampu diatur mu&ai dari 20 (o&t sampai 2.000

(o&t dan mampu men"atur arus 0, A sampai den"an 1.200 A. Karakteristik T)yristor

memper&i)atkan dua varia#e& yaitu te"an"an !or-ard > dan te"an"an reverse >R dan

varia#e& arus !or-ard I dan arus reverse IR $am#ar 10.12. %ada te"an"an !or-ard$am#ar 10.1, Bentuk !isik dan sim#o& t)rystor > ika arus "ate diatur dari 0 mA

sampai di atas 20 mA maka T)yristor akan 8ut/in dan men"a&irkan arus !or-ard I.

Te"an"an reverse untuk T)yristor >R sekitar


11/34

10.< I$BT 6Insu&ated $ate Bipo&ar Transistor7

I$BT komponen e&ektronika yan" #anyak dipakai da&am e&ektronika daya ap&ikasinya

san"at &uas dipakai untuk men"atur putaran motor D* atau motor A* daya #esar

dipakai se#a"ai inverter yan" men"u#a) te"an"an D* menadi A* dipakai komponen

utama (aria#&e (o&ta"e (aria#&e reFuen8y 6(((7 pada KRL modern dipakai da&am

kontro& pem#an"kit tena"a an"in dan tena"a panas mata)ari. Di masa depan I$BT

akan menadi anda&an da&am industri e&ektronika maupun da&am &istrik industri.

$am#ar 10.1+ ;truktur !isik dan kemasan I$BT

I$BT memi&iki kesamaan den"an Transistor #ipo&ar per#edaannya pada Transistor

#ipo&ar arus #asis IB yan" diatur sedan"kan pada I$BT yan" diatur ada&a) te"an"an

"ate ke emitor >$E. Dari $am#ar 10.1? karakteristik I$BT pada te"an"an >*E '0 (dan te"an"an "ate diatur dari minimum + ( ? ( dan maksima& 1< ( arus ko&ektor I*

dari ' A sampai ', A.

10.9 %enyeara) Diode

$am#ar 10.1? Karakteristik output I$BT

%enyeara) di"unakan untuk men"u#a) &istrik A* menadi &istrik D* &istrik D* dipakai

untuk #er#a"ai ke#utu)an misa&nya po-er supp&y pen"isi akumu&ator a&at penyepu)an

&o"am. Komponen e&ektronika yan" dipakai diode atau t)yristor. %enyeara) den"an

diode serin" dise#ut penyeara) tanpa kenda&i artinya te"an"an output yan" di)asi&kan

tetap tidak #isa dikenda&ikan. %enyeara) den"an t)yristor termasuk penyeara)

terkenda&i artinya te"an"an output yan" di)asi&kan #isa diatur den"an pen"aturan

penya&aan sudut : sesuai den"an ke#utu)an. Ada empat tipe penyeara) den"an diode

terdiri penyeara) seten"a) "e&om#an" "e&om#an" penu) satu p)asa seten"a)

"e&om#an" dan penyeara) "e&om#an" penu) ti"a p)asa. 10.9.1 %enyeara) Diode

;eten"a) $e&om#an" ;atu %)asa Ran"kaian trans!ormator penurun te"an"an den"an

se#ua) diode R 1 seten"a) "e&om#an" dan se#ua) &ampu E1 se#a"ai #e#an. ;ekunder

tra!o se#a"ai te"an"an input >1 '2 ( dan #entuk te"an"an output D* dapat di&i)at

dari osi&oskop. Te"an"an input >1 merupakan "e&om#an" sinusoida dan te"an"an

output sete&a) diode > d #entuknya seten"a) "e&om#an" #a"ian yan" positi!nya saa

per)atikan $am#ar 10.'0.


12/34

$am#ar 10.'0 Diode seten"a) "e&om#an" 1 p)asa

'9?


13/34

%ersamaan te"an"an dan arus D* >di 0,2 C >1 >di Te"an"an seara) idea& >d

Te"an"an seara) >1 Te"an"an e!ekti! I4 I d I4 Arus me&e-ati diode Id Arus

seara) %T 51 C %d %T Daya trans!ormator %d Daya arus seara) 10.9.' %enyeara)

Diode $e&om#an" %enu) ;atu %)asa ;ekunder trans!ormator penurun te"an"an

dipasan" empat diode R1 R' R5 dan R, yan" di)u#un"kan den"an sistem em#atan

6$am#ar 10.'17. Output di)u#un"kan den"an #e#an RL. Te"an"an D* pu&sa pertamame&a&ui diode R1 dan R, sedan"kan pu&sa kedua me&a&ui diode R5 dan R'. Te"an"an

D* yan" di)asi&kan men"andun" riak "e&om#an" dan #ukan D* murni yan" rata.

%ersamaan te"an"an D* >di 0? C >1 >di Te"an"an seara) idea& >d Te"an"an

seara) >1 Te"an"an e!ekti! I4

Id '

%T 1'5 C %d

$am#ar 10.'1 Ran"kaian penyeara) em#atan / diode

I4 Id %T %d

Arus me&e-ati diode Arus seara) Daya trans!ormator Daya arus seara)

%enyeara) "e&om#an" penu) satu p)asa #isa u"a di)asi&kan dari tra!o yan"

men""unakan 8entre/tap 6*t7 di sini 8ukup dipakai dua #ua) diode dan titik *t

di!un"sikan se#a"ai termina& ne"atipnya. >ntuk meratakan te"an"an D* dipasan"

kapasitor e&ektro&it *$ #er!un"si se#a"ai !i&ter den"an #e#an RL 6$am#ar 10.''7. Ketika

diode R 1 dan diode R , me&a&ukan te"an"an positi! kapasitor *$ men"isi muatan

sampai penu). ;aat te"an"an dari pun8ak menuu &em#a) teradi pen"oson"an muatan

kapasitor. Berikutnya diode R' dan diode R5 me&e-atkan te"an"an ne"ati! menadi

te"an"an D* positi!. Kapasitor *$ men"isi muatan dan men"oson"kan muatan.

Ran"kaian !i&ter den"an kapasitor menadikan te"an"an D* menadi &e#i) rata 6$am#ar10.'57. *$ ! > % % *$ Kondensator Id Arus seara) !p rekuensi rip&e >p Te"an"an

rip&e '+0

092 Id


14/34

$am#ar 10.'' %enyeara) em#atan den"an !i&ter kapasitor


15/34

*onto) %enyeara) "e&om#an" penu) di#erikan te"an"an 1'( A* dan arus 1A

te"an"an ripp&e up 5,( !rekuensi ripp&e !p 10034 dan te"an"an 8ut/in diode >!

09 (. 3itun"&a) a7 !aktor daya trans!ormator #7 #esar te"an"an A* 87 #esar kapasitas

kapasitor =a-a#an a7 %T 1'5 C %d 1'5 C 1'( C 1A 1,+ G #7 >1

>d '

H ' C >!

1' ( H ' C 09 ( '

092 Id

?++ ( 87 *$ ! > % %

100 34 5, ( '.'00 '.'00

092 1 A

$am#ar 10.'5 %enyeara) em#atan den"an !i&ter R*

10.9.5 %enyeara) Diode ;eten"a) $e&om#an" Ti"a %)asa Ran"kaian penyeara) diode

ti"a p)asa men""unakan ti"a diode penyeara) R1 R' dan R5 keti"a katodenya

disatukan menadi termina& positi! 6$am#ar 10.',7. Te"an"an D* yan" di)asi&kan

me&a&ui #e#an resisti! RL. @asin"/masin" diode akan konduksi ketika ada te"an"an

positi! sedan"kan te"an"an yan" ne"ati! akan di#&ok. diode R1 R' dan R5 anak

konduksi se8ara #er"antian sesuai den"an sik&us "e&om#an" saat ni&ainya &e#i) positi!.

Arus seara) ne"ati! kem#a&i ke sekunder tra!o me&a&ui ka-at N. Te"an"an D* yan"di)asi&kan tidak #enar/#enar rata masi) men"andun" riak 6ripp&e7. Ran"kaian

penyeara) diode seten"a) "e&om#an" den"an keti"a diode R1 R' dan R5 dipasan"

ter#a&ik keti"a anodenya disatukan se#a"ai termina& positi!. diode )anya konduksi

ketika te"an"an anode &e#i) positi! di#andin"kan te"an"an katode. Te"an"an D* yan"

di)asi&kan ne"ati! 6$am#ar 10.'27.


16/34

$am#ar 10.', %enyeara) diode seten"a) "e&om#an" 5 p)asa

$am#ar 10.'2 %enyeara) seten"a) "e&om#an" 5 p)asa diode ter#a&ik

>rutan konduksi masin"/masin" diode R1 R' dan R5 pada penyeara) seten"a)

"e&om#an" dapat diperiksa pada $am#ar 10.'


17/34

J J J

Diode R1 mu&ai konduksi sete&a) me&e-ati sudut 50 sampai 120 atau sepanan" 1'0.

Diode R' mu&ai konduksi pada sudut 120 sampai '90 R' u"a konduksi sepanan"

1'0. Diode R5 mu&ai konduksi pada sudut '90 sampai 5?0 u"a sepanan" 1'0.

Dapat disimpu&kan keti"a diode memi&iki sudut konduksi 1'0.

$am#ar 10.'< >rutan kera penyeara) diode 5 p)asa seten"a) "e&om#an"

%ersamaan te"an"an dan arus penyeara) seten"a) "e&om#an" >di 01 >di

Te"an"an seara) idea& >d Te"an"an seara) >1 Te"an"an e!ekti! I4

Id 5

%T 12 C %d

I4 Id %T %d

Arus me&e-ati diode Arus seara) Daya trans!ormator Daya arus seara)

10.9., %enyeara) Diode $e&om#an" %enu) Ti"a %)asa %enyeara) diode "e&om#an"

penu) ti"a p)asa men""unakan sistem em#atan den"an enam #ua) diode R1 R5 dan

R2 katodanya disatukan se#a"ai termina& positi!. diode R, R


18/34

'+'


19/34

$am#ar 10.'9 %enyeara) em#atan "e&om#an" penu) 5 p)asa

$am#ar 10.'+ Bentuk "e&om#an" penyeara) penu) 5 p)asa

10.+ %enyeara) Terkenda&i T)yristor

;eperti yan" te&a) die&askan se#e&umnya #a)-a penyeara) tak terkenda&i

men")asi&kan te"an"an ke&uaran D* yan" tetap. Bi&a dike)endaki te"an"an ke&uaran

yan" #isa diu#a)/u#a) di"unakan t)yristor se#a"ai pen""anti dioda. Te"an"an

ke&uaran penyeara) t)yristor dapat diu#a)u#a) atau dikenda&ikan den"an

men"enda&ikan sudut penya&aan dari t)yristor. %enya&aan ini di&akukan den"an

mem#erikan pu&sa tri""er pada "ate t)yristor. %u&sa tri""er di#an"kitkan se8ara k)usus

o&e) ran"kaian tri""er. Ta#e& 10.1 =enis %enyeara) Diode

'+5


20/34

10.+.1 %enyeara) T)yristor ;eten"a) $e&om#an" ;atu %)asa Ran"kaian penyeara)

T)yristor ke&e#i)annya te"an"an outputnya #isa diatur den"an men"atur sudut

penya&aan "ate T)yristor. ;e#ua) T)yristor M1 dan se#ua) #e#an resisti! RL

di)u#un"kan den"an &istrik A* 6$am#ar 10.'?7. %ada "ate di#erikan pu&sa penyu&ut

maka T)yristor akan konduksi dan men"a&irkan arus ke#e#an. Den"an #e#an resisti! RL

maka arus dan te"an"an yan" di)asi&kan sep)asa. %ada "ate T)yristor di#erikanpenya&aan se#esar maka te"an"an positi! saa yan" di&e-atkan o&e) T)yristor

6$am#ar 10.507. Te"an"an ne"ati! di #&ok tidak di&e-atkan k)ususnya karena #e#annya

resisti! RL. Kondisinya #er#eda ika #e#an men"andun" induktor di mana antara

te"an"an dan arus ada #eda p)asa.

$am#ar 10.'? %enyeara) terkenda&i seten"a) "e&om#an"

$am#ar 10.50 ;udut penya&aan dan output te"an"an D* seten"a) "e&om#an"

%ada #e#an resisti! RL ketika sudut penya&aan diper#esar te"an"an output yan"

di)asi&kan akan men"e8i& sesuai den"an sudut konduksi dari T)yristor. %ersamaan

te"an"an pada #e#an resisti! seten"a) "e&om#an" >da >da >do >

> 61 H 8os 7 '

Te"an"an seara) terkenda&i Te"an"an D* Diode Te"an"an e!ekti! ;udut

penya&aan "ate

%ada #e#an resisti! RL akan di)asi&kan te"an"an dan arus yan" sep)asa 6$am#ar

10.517. Den"an penyeara) t)yristor seten"a) "e&om#an" )anya "e&om#an" positi! dari

sinusoida yan" di&e-atkan "e&om#an" ne"ati! di#&o8kin" o&e) t)yristor. Yan" termasuk

#e#an resisti! misa&nya &ampu piar pemanas 6)eater7 dan ri8e 8ooker. >ntuk #e#an

terpasan" men"andun" resisti!/induksti! arus #e#an den"an te"an"an tidak sep)asa

saat t)yristor di#eri tri""er arus #e#an naik dan tidak se"era men8apai no& saat

te"an"an #erada di titik no&. T)yristor akan konduksi &e#i) &ama se#esar sudut dan

pada #e#an mun8u& sik&us te"an"an ne"ati! $am#ar 10.5'. Be#an yan" men"andun"

resisti!/indukti! ada&a) #e#an motor.

$am#ar 10.51 Te"an"an dan arus D* #e#an resisti!


21/34

$am#ar 10.5' Te"an"an dan arus D* #e#an indukti!

'+,


22/34

Ran"kaian pen"aturan #e#an den"an T)yristor seten"a) "e&om#an" di)u#un"kan

den"an sum#er te"an"an A* sisi #e#an men"andun" resisti!/indukti! misa&nya #e#an

motor D*. Termina& "ate T)yristor di)u#un"kan den"an modu& tri""er untuk daya ke8i&

)u#un"an modu& tri""er ke "ate t)yristor #isa &an"sun" 6$am#ar 10.557. Ana&is

"e&om#an" yan" di)asi&kan t)yristor )anya konduksi saat te"an"an positi! saa

te"an"an ne"ati!nya di#&ok. Tetapi arus positi! dan se#a"ian arus ne"ati! di&akukan o&e)t)yristor. >ntuk daya yan" &e#i) #esar "ate dikope& den"an tra!o "unanya se#a"ai

iso&asi ran"kaian t)yristor den"an modu& tri""er 6$am#ar 10.5,7. %otensiometer modu&

penyu&ut tri""er untuk men"atur sudut penya&aan . Ada diode R1 yan" dipara&e& den"an

#e#an yan" dise#ut se#a"ai !ree -)ee& diode.

$am#ar 10.55 @odu& Tri""er T)rystor

$am#ar 10.5, %enyeara) t)rystor den"an diode

%ada #e#an resisti!/indukti! ditam#a)kan se#ua) diode R1 6!ree -)ee& diode7. ;aat

t)yristor menuu O maka induktor akan mem#an"kitkan te"an"an induksi diode !ree

-)ee& akan men"a&irkan te"an"an induksi se)in""a tidak merusak t)yristor. %ada #e#an

resisiti!/induksi! sudut pen"aturan sudut untuk #e#an resisti!/indukti! e!ekti! antara 0

sampai ?0. $ra!ik te"an"an >d !un"si penya&aan sudut untuk #e#an resisti! dan

#e#an indukti! 6$am#ar 10.527. Be#an resisti! memi&iki sudut pen"aturan pu&sa tri"er

dari 0 sampai 1+0. >ntuk #e#an indukti! sudut pen"aturan pu&sa tri""er

direkomendasikan antara 0 sampai ?0. *onto) %enyeara) T)yristor den"an #e#an

resisti!. Te"an"an input 100( A*. 3itun" te"an"an D* saat sudut penya&aan 0 dan

1 >do do 092 >do do

>d >d

0 100 (


23/34

te"an"an sum#er. Den"an #e#an resisti! RL pada sudut penya&aan maka T)yristor

M1 dan M, akan konduksi #ersamaan dan pada ta)ap #erikutnya menyusu& T)yristor

M' dan M5 konduksi. %ada #e#an resisti! RL #entuk te"an"an seara) antara te"an"an

dan arus sep)asa. '+2


24/34

$am#ar 10.5< %enyeara) terkenda&i em#atan 1 p)asa

%ersamaan penyeara) t)yristor "e&om#an" penu) satu p)asa #e#an resisti! RL

pen"aturan sudut dari 0 sampai 1+0. >d Te"an"an seara) terkenda&i >d 02 C

>do 61H 8os 7 >do 0?.> >do Te"an"an D* diode > Te"an"an e!ekti! ;udut

penya&aan "ate >ntuk #e#an men"andun" resisti! dan indukti! pen"aturan sudut dari

0 sampai ?0 saa #er&aku persamaan te"an"an se#a"ai #erikut >d 02.>do 8os

>da Te"an"an seara) terkenda&i >do 0?.> >do Te"an"an D* Diode. >

Te"an"an e!ekti! ;udut penya&aan "ate 10.+.5 %enyeara) T)yristor ;eten"a)

$e&om#an" Ti"a %)asa Ran"kaian penyeara) T)yristor seten"a) "e&om#an" ti"a p)asa

den"an ti"a T)yristor M1 M' dan M5. Katode keti"a T)yristor disatukan menadi

termina& positi! termina& ne"ati! dari ka-at netra& N den"an #e#an resisti! RL 6$am#ar

10.597. @asin"/masin" T)yristor mendapatkan pu&sa penya&aan yan" #er#eda/#eda

me&a&ui >$1 >$' >$5. %enyeara) ti"a p)asa di"unakan untuk mendapatkan ni&ai

rata/rata te"an"an ke&uaran yan" &e#i) tin""i den"an !rekuensi &e#i) tin""i di#andin"penyeara) satu p)asa. Ap&ikasi dipakai pada pen"aturan motor D* den"an daya tin""i.

Te"an"an D* yan" di)asi&kan me&a&ui #e#an resisti! RL. Arus seara) ne"ati! kem#a&i ke

sekunder tra!o me&a&ui ka-at N. Te"an"an D* yan" di)asi&kan men"andun" ripp&e.

Karena tiap p)asa te"an"an masukan #er#eda 1'0 maka pu&sa penyu&utan di#erikan

den"an #eda p)asa 1'0. %ada #e#an resisti! pen"aturan sudut penya&aan tri""er

dari 0 sampai 120. >ntuk #e#an indukti! pen"aturan sudut penya&aan antara 0

sampai ?0 6$am#ar 10.5+7.

'+


25/34

$am#ar 10.59 %enyeara) T)yristor seten"a) "e&om#an" 5 p)asa

$am#ar 10.5+ $ra!ik pen"aturan sudut penya&aan

%ersamaan te"an"an pada #e#an resisti! >d >do C 8os >da Te"an"an seara)

terkenda&i >do 0 >do Te"an"an D* Diode > Te"an"an e!ekti! ;udut

penya&aan "ate 10.+., %enyeara) T)yristor $e&om#an" %enu) Ti"a %)asa %enyeara)

T)yristor ti"a p)asa terdiri atas enam #ua) T)yristor M1 M' M5 M, M2 dan Mntuk me&i)at

urutan konduksi dari keenam T)yristor dapat di&i)at dari "e&om#an" ti"a p)asa 6$am#ar

10.,07. *onto) ketika te"an"an D* ter#entuk dari pun8ak "e&om#an" >L1L' yan"

konduksi T)yristor M1 H ML5L1 yan" konduksi

T)yristor M1 H M' dan seterusnya. Apa yan" teradi ika sa&a) satu dari keenam

T)yristor terse#ut mati 6misa&nya M17 tidak #ekera dan apa yan" teradi ketika T)yristor

M1 dan M5 tidak #ekera Berikan a-a#annya den"an me&i)at "e&om#an" sinusoida di

#a-a) ini.

$am#ar 10.5? %enyeara) terkenda&i 5 p)asa

$am#ar 10.,0 Bentuk te"an"an D* penyeara) 5 p)asa

%ersamaan te"an"an pada #e#an resisti! pen"aturan sudut dari 0 sampai 120. >d

>do C 8os >da Te"an"an seara) terkenda&i >do 152 C > >do Te"an"an D*

diode > Te"an"an e!ekti! ;udut penya&aan "ate

'+9


26/34

$am#ar 10.,1 >rutan penya&aan $ate/T)rystor 5 p)asa

10.? @odu& Tri""er T*A 9+2

Ran"kaian modu& tri""er da&am #entuk 8)ip T*A/9+2 suda) tersedia dan dapatdi"unakan se8ara komersia& untuk pen"aturan daya sampai 12 kG den"an te"an"an 5

P 5+0( 6$am#ar 10.,'7. Ran"kaian ini terdiri dari potensio R' yan" #er"una untuk

men"atur sudut penya&aan . Te"an"an pu&sa tri""er dari kaki 1, dan 12 8)ip T*A 9+2.

>ntuk pen"aturan daya #esar dipakai tra!o pu&sa T1 dan T'. Tiap tra!o pu&sa memi&iki

dua #e&itan sekunder untuk T1 untuk me&ayani T)yristor M1 dan M, sedan"kan T'

me&ayani T)yristor M' dan M5.

$am#ar 10.,' Ran"kaian pem#an"kit pu&sa 8)ip T*A9+2

Da&am modu& 8)ip T*A 9+2 ada #e#erapa kaki yan" )arus diperiksa ika kaki output 1,

dan kaki 12 tidak men")asi&kan te"an"an pu&sa 6$am#ar 10.,57. J Kaki 12 se#a"ai

sinkronisasi mendapat te"an"an sinusoida dari a&a/a&a. J Kaki 10 dan 11 men")asi&kan

te"an"an "i"i "er"ai. J Kaki 12 te"an"an output pu&sa untuk tra!o pu&sa T1. J Kaki 1,

te"an"an output pu&sa untuk tra!o pu&sa T'.

$am#ar 10.,' Bentuk "e&om#an" 8)ip T*A9+2

'++


27/34

Ran"kaian &en"kap terdiri atas ran"kaian daya den"an penyeara) asimetris "e&om#an"

penu) den"an dua diode dan dua T)yristor. Daya yan" mampu dikenda&ikan se#esar 12

kG #e#an D* 6$am#ar 10.,,7.

$am#ar 10.,, Ran"kaian daya 1 p)asa #e#an D* 12 K-

10.10 Ap&ikasi E&ektronika Daya

Ap&ikasi penyeara) T)yristor "e&om#an" penu) satu p)asa untuk men"enda&ikan

putaran motor D* untuk putaran kekanan dan putaran ke kiri. Terdapat dua ke&ompok

penyeara) T)yristor penyeara) satu ika dia&ankan motor D* akan #erputar ke kanan.

Ketika penyeara) kedua dia&ankan maka motor D* akan #erputar ke kiri. >ntuk

men"atur ke8epatan motor den"an men"atur #esarnya te"an"an ke termina& motor.

%otensiometer pada modu& tri""er men"atur sudut penya&aan T)yristor maka putaranmotor dapat diatur dari minima& menuu $am#ar 10.,2 Ap&ikasi pen"enda&ian putaran

motor D* putaran nomina&. Ketika potensiometer posisi di ten"a) 6te"an"an no&7 motor

akan #er)enti. Ketika potensiometer #er)ar"a positi! penyeara) pertama yan" #ekera

dan motor D* putarannya kekanan. ;aat potensiometer #er)ar"a ne"ati! penyeara)

kedua yan" #ekera dan motor #erputar kekiri. 10.10.1 %en"enda&i Te"an"an A* Teknik

pen"ontro&an !asa mem#erikan kemuda)an da&am sistem pen"enda&ian A*. %en"enda&i

te"an"an sa&uran A* di"unakan untuk men"u#a)/u#a) )ar"a rms te"an"an A* yan"

di8atukan ke #e#an den"an men""unakan T)yristor se#a"ai sake&ar. %en""unaan a&at

ini antara &ain me&iputi Kontro& peneran"an '+?


28/34

Kontro& a&at/a&at pemanas Kontro& ke8epatan motor induksi

Ran"kaian pen"enda&ian dapat di&akukan den"an men""unakan dua/T)yristor yan"

diran"kai antipara&e& &i)at $am#ar 10.,< 6a7 atau men""unakan Tria8 &i)at $am#ar

10.,< 6#7.

a7. T)rystor Anti %ara&e&

#7. TRIA*

$am#ar 10.,< Bentuk dasar pen"enda&i te"an"an A*

%en""unaan dua T)yristor antipara&e& mem#erikan penda&ian te"an"an A* se8ara

simetris pada kedua seten"a) "e&om#an" pertama dan seten"a) "e&om#an" #erikutnya.

%en""unaan Tria8 merupakan 8ara yan" pa&in" simpe& e!isien dan )anda&. Tria8

merupakan komponen dua/ara) se)in""a untuk men"enda&ikan te"an"an A* padakedua seten"a) "e&om#an" 8ukup den"an satu pu&sa tri""er. Baran"ka&i ini&a) yan"

mem#uat ran"kaian pen"enda&ian enis ini san"at popu&er di masyarakat.

Keter#atasannya ter&etak pada kapasitasnya yan" masi) ter#atas di#andin"kan #i&a

men""unakan T)yristor. Dari $am#ar 10.,< ika te"an"an sinusoida& dimasukkan pada

ran"kaian seperti pada "am#ar maka pada seten"a) "e&om#an" pertama T)yristor M1

mendapat #ias mau dan M' da&am keadaan se#a&iknya. Kemudian pada seten"a)

"e&om#an" #erikutnya M' mendapat #ias mau sedan"kan M1 #ias mundur. A"ar

ran"kaian dapat #ekera ketika pada seten"a) "e&om#an" pertama M1 )arus di#eri

sinya& penya&aan pada "atenya den"an sudut penya&aan misa&nya . ;eketika itu M1

akan konduksi. M1 akan tetap konduksi sampai teradi peru#a)an ara) 6komutasi7 yaitu

te"an"an menuu no& dan ne"ati!. ;ete&a) itu pada seten"a) periode #erikutnya M'di#eri tri""er den"an sudut yan" sama proses yan" teradi sama persis den"an yan"

pertama. Den"an demikian #entuk "e&om#an" ke&uaran seperti yan" ditunukkan pada

"am#ar. 10.10.' %en"enda&ian Dimer ;eperti yan" te&a) disin""un" se#e&umnya #a)-a

dua T)yristor antipara&e& dapat di"antikan den"an se#ua) Tria8. Bedanya di sini )anya

pada "ate/nya yan" )anya ada satu "ate saa. Namun ke#utu)an sinya& tri""er sama

yaitu seka&i pada -aktu seten"a) perioda pertama dan seka&i pada -aktu seten"a)


29/34

perioda #erikutnya. ;e)in""a )asi& pen"enda&ian tidak #er#eda dari yan" men""unakan

T)yristor antipara&e& 6$am#ar 10.,97. %en"enda&ian yan" #isa di&akukan den"an

men""unakan metoda ini )anya ter#atas pada #e#an !asa satu saa. >ntuk #e#an yan"

&e#i) #esar metode pen"enda&ian kemudian dikem#an"kan &a"i men""unakan sistem

!asa ti"a #aik yan" seten"a) "e&om#an" maupun "e&om#an" penu) 6ran"kaian

em#atan7. '?0

$am#ar 10.,9 Ran"kaian Dimmer den"an TRIA*

ipakai pada KRL merk 3OLE* di =a#ota#ek. 10.10., %en"aturan Ke8epatan @otor D*

%emakain motor D* di industri san"at #anyak sa&a) satu a&asannya karena motor D*

muda) diatur ke8epatannya. ;a&a) satu pemakaiannya di industri kertas industri teksti&

dan se#a"ainya. B&ok dia"ram pen"aturan motor D* seperti pada $am#ar 10.,?. *ara

kera 1. Ba"ian settin" men"atur posisi potensiometer untuk men"atur te"an"an 10 (o&t

pada 1.000 Rpm. '. @otor D* akan #erputar sete&a) di)u#un"kan den"an sup&y D*

sampai putaran mendekati 1.000 Rpm misa&kan 1.020 Rpm. 5. Ta8)o"enerator akan

mendeteksi ke8epatan motor D* dan men"u#a) menadi te"an"an 1002 (o&t. ,.

Te"an"an 1002 (o&t di#andin"kan den"an te"an"an settin" 10 ( dipero&e) se&isi)

002( 610( 1002(7. 2. ;e&isi) te"an"an ini dise#ut se#a"ai kesa&a)an 6error7 yan"

menadi input pen"atur te"an"an 6pen"uatan 10Q7 )asi&nya 10 P 002( 02(.


30/34

10.11 Ran"kuman

J Ada empat konverter daya yan" ter#a"i da&am empat kuadran. 1. Kuadran 1 dise#ut

penyeara) '. Kuadran ' dise#ut D* *)opper 5. Kuadran 5 dise#ut Inverter ,. Kuadran ,

dise#ut A*/A* Konverter Komponen e&ektronika daya yan" #anyak dipakai me&iputi

Diode Transistor dan T)yristor termasuk Tria8. Diode yan" dipakai e&ektronika daya

memi&iki syarat mena)an te"an"an anoda/katode 6(AK7 #esar dapat me&e-atkan arus

anoda 6IA7 yan" #esar kemampuan mena)an peru#a)an arus sesaat didt serta

kemampuan mena)an peru#a)an te"an"an sesaat dvdt. Transistor daya )arus

memenu)i persyaratan memi&iki te"an"an ko&ektor/emiter 6(*EO7 yan" #esar arus

ko&ektor 6I*7 terpenu)i pen"uatan D* 6:7 yan" #esar mampu mena)an peru#a)an

te"an"an sesaat dvdt. T)yristor mampu mena)an te"an"an anoda/katoda 6(AK7

men"a&irkan arus anoda yan" #esar 6IA7 mena)an peru#a)an arus sesaat didt dan

mampu mena)an peru#a)an te"an"an sesaat dvdt. T)yristor memi&iki ti"a kaki yaitu

anoda katoda dan "ate. =enisnya ada %/"ate dan N/"ate. T)yristor memi&iki parameter

pentin" yaitu te"an"an "ate/katode arus "ate minima& a"ar T)yristor tetap posisi ON

diper&ukan arus )o&din". Ap&ikasi T)yristor yan" pa&in" #anyak se#a"ai penyeara)te"an"an A* ke D* atau dipakai da&am inverter. I$BT memi&iki kesamaan den"an

Transistor #ipo&ar per#edaannya pada Transistor #ipo&ar arus #asis IB yan" diatur.

;ementara pada I$BT yan" diatur ada&a) te"an"an "ate ke emitor >$E. Ran8an"an

konverter daya men"andun" &ima e&emen yaitu 617 sum#er ener"i 6'7 komponen daya

657 piranti pen"aman dan monitorin" 6,7 sistem kontro& &oop tertutup dan 627 #e#an. Ada

empat tipe penyeara) terdiri penyeara) seten"a) "e&om#an" dan "e&om#an" penu)

satu p)asa dan seten"a) "e&om#an" ti"a p)asa dan "e&om#an" penu) ti"a p)asa.

%enyeara) tanpa kenda&i den"an Diode 1. Te"an"an seten"a) "e&om#an" 1 p)asa >di

0,2 C >1 '. Te"an"an "e&om#an" penu) 1 p)asa >di 0? C >1 5. Te"an"an

seten"a) "e&om#an" 5 p)asa >di 01 ,. Te"an"an "e&om#an" penu) 5 p)asa

>di 152 C >1

J J

J

J

J J J J


31/34

J J J

'?'


32/34

J

%enyeara) terkenda&i den"an T)yristor 1. '. 5. ,. Te"an"an seten"a) "e&om#an" 1

p)asa >d Te"an"an "e&om#an" penu) 1 p)asa Te"an"an seten"a) "e&om#an" 5

p)asa Te"an"an "e&om#an" penu) 5 p)asa

> 61 H 8os 7 '

>d 02 C >do 61 H 8os 7 >do 0? C > >da >do C 8os >do 0 >da >do

C 8os >do 152 C >

J J

@odu& tri""er 8)ip T*A/9+2 dipakai untuk tri"er sistem satu p)asa maupun ti"a p)asa.

%en"aturan daya A* dipakai T)yristor terpasan" antipara&e& den"an men"atur sudut

penya&aan daya #e#an A* dapat dikenda&ikan.

10.1' ;oa&/;oa&

1. =e&askan 8ara kera a7 %enyeara) #7 D* *)opper 87 Inverter d7 A*/A* Konverter

Diode BY1'9 dipakai untuk penyeara) "e&om#an" penu) dari se#ua) tra!o ''01' (o&t

"am#arkan skematik pen"a-atannya dan $am#ar "e&om#an" sinus dan "e&om#an"

D*/nya. Transistor enis %N% di!un"sikan se#a"ai sake&ar e&ektronik. Buat&a) $am#ar

skematiknya dan e&askan 8ara kera sake&ar e&ektronik. Transistor B* 109 di#erikan

te"an"an sum#er >B 1' (. @em#utu)kan te"an"an #ias >BE 0*Esat 0' ( dan !aktor

pen"uatan te"an"an > 5. Tentukan #esarnya ta)anan R* dan R(. %enyeara)

"e&om#an" penu) di#erikan te"an"an ', (A* dan arus '0 A te"an"an ripp&e >p12( !rekuensi ripp&e !p 10034 te"an"an 8ut/in diode >! 09 (. 3itun"&a) a7 !aktor

daya trans!ormator #7 #esar te"an"an A* 87 #esar kapasitas kapasitor. %enyeara)

den"an T)yristor "e&om#an" penu) satu p)asa dipasan" pada te"an"an ''0 (A*.

3itun" te"an"an D* yan" di)asi&kan pada sudut pen"aturan 0


33/34

'.

5. ,.

2.


34/34

'?,

Makalah Bdm Tutorial

Documents

Transcript of Makalah Bdm Tutorial