Saturday, November 27, 2010

PENYEARAH TAK TERKENDALI

PENYEARAH TAK TERKENDALI
A.    POWER SUPPLY
Power supply terbagi atas power supplai konvensional dan switching power supply. Power supplai konvensional merupakan rangkaian penyearah yang sederana dengan efisiensi yang rendah (<50%). Terdiri dari bagian-bagian trafo step down, penyearah (dioda), low pass filter (LPF), regulator dan beban. Adanya trafo menyebabkan terdapatnya rugi-rugi daya yang besar sehingga tidak efisien. Pada switching power supply , trafo tidak ada sehingga rugi-rugi daya dapat ditekan. Tegangan langsung disearahkan lalu difilter dengan LPF kemudian ke beban.
B.     PARAMETER-PARAMETER PENYEARAH
Penyearah adalah suatu rangkaian yang mengubah sistem tegangan arus bolak-balik menjadi sistem tegangan arus searah. Konverter ini terdiri dari rangkaian dioda untuk mengubah sinyal arus bolak-balik menjadi sinyal arus searah, dan transformator untuk mendapatkan tegangan yang sesuai dengan tegangan beban. Rangkaian penyearah dibutuhkan terutama untukl suplai daya arus searah bagi rangkaian pengendali atau rangkaian-rangkaian elektronik lainnya. Terdapat beberapa tipe penyearah, dan penampilannya dievaluasi dari parameter-parameter berikut:
Tegangan keluaran rata-rata, Vdc: adalah nilai rata-rata dari tegangan kaluaran hasil penyearahan, nilai ini dapat dinyatakan dengan :

Arus keluaran rata-rata, Idc: adalah nilai rata-rata dari arus keluaran hasil penyearahan, nilai ini dapat dinyatakan dengan :

Idc= Vdc/R

Efisiensi atau perbandingan penyearahan: adalah perbandingan antara daya keluaran searah yang dikirim ke beban dengan daya masukan ac yang diberikan oleh belitan sekunder transformator, dinyatakan dengan :

Ƞ= Pdc in / Pdc out

Daya masukan ac, Pac : adalah daya yang ditunjukkan oleh pembacaan wattmeter yang dihubungkan pada rangkaian penyearah dengan kumparan tegangan dihubungkan dengan belitan sekunder transformator.
Faktor bentuk, ff: adalah perbandingan antara nilai efektif tegangan keluaran dengan nilai efktif tegangan keluaran dengan nilai rata-rata tegangan keluaran hasil penyearahan, parameter ini dinyatakan dengan:

ff= Vrms / Vdc

faktor riak (ripple factor) : adalah perbandingan antara nilai efktif kandungan riak tegangan/arus keluaran terhadap nilai rata-rata tegangan/arus keluaran. Faktor ini menentukan baik tidaknya sinyal hasil penyearahan. Fktor riak dinyatakan dengan:


regulasi tegangan: adalah perbandingan antara selisig tegangan keluaran penyearahan tanpa beban dengan beban penuh terhadap tegangan keluaran penyearahan beban penuh. Besarnya selisih tegangan terjadi disebabkan adanya tegangan jatuh maju pada dioda serta tegangan yang hilang pada resistansi transformasi saat penyearah mengalirkan arus beban. Parameter ini dinyatakan dalam persen, sehingga :

Transformen Utilitation Factor, TUF: adalah perbandingan antara daya dc yang dikirim ke beban dengan rating daya dari belitan sekunder trafo, dan dinyatakan dengan :

TUF: Pdc / Strafo

Besar nilai parameter pada tiap-tiap jenis rangkaian penyearah akan berbeda-beda, karena bentuk gelombang keluarannya tergantung dari rangkaian penyearahya.

C.     PENYARAH SATU PHASA SETENGAH GELOMBANG
Rangkaian penyearah satu phasa setengah gelombang merupakan type penyearah paling sederhana. Rangkaian ini hanya terdiri dari satu buah dioda dan trafo. Meskipun jarang dipergunakan untuk kebutuhan industri, namun type penyearah ini sangat mudah untuk menjelaskan prinsip operasi penyearahan. Rangkaian penyearah satu phasa ½ gelombang ditunjukkan pada gambar di bawah ini;
           
Pada siklus positif tegangan sumber, terminal anoda mendapatkan tegangan yang lebih positif dari katoda sehingga dioda dibias maju, dengan demikian pada beban mengalir arus dengan polaritas tegangan ditunjukkan seperti gambar. Idealnya teganga keluaran yang sampai ke beban dengan tegangan sumber, namun karena adanya potensial barier dan resistansi maju pada dioda serta resistansi dalam belitan sekunder transformator, maka tegangan yang sampai ke beban akan berkurang sebesar tegangan jatuh pada dioda dan resistansi dalam transformator, sedang pada saat siklus negatif tegangan sumber, dioda akan mendapat bias mundur karena anoda mendapatkan tegangan yang lebih negatif dari pada katoda, sehingga dioda tidak mengalirkan arus. Pada siklus ini dioda menahan tegangan sumber. Bentuk gelombang tegangan dan arus keluaran penyearah ini ditunjukkan pada gambar di bawah:




Dari bentuk gelombang tegangan keluaran tersebut di atas, dengan mengasumsi bahwa tegangan sumber Vs= Vm sin ωt dan tegangan jatuh maju pada dioda serta pada belitan sekunder transformator diabaikan, maka tegangan keluaran rata-rata adalah;

Nilai efektifnya adalah:



Selanjutnya arus keluaran penyearah dapat ditentukan, Idc = Vdc/R= Vm/(π.R). Dari bentuk gelombang yang ditunjukkan pada gambar di atas, daya pada belitan sekunder transformator dapat dinyatakan dengan:



D.    PENYEARAH SATU PHASA GELOMBANG PENUH
Pada penyearah satu phasa gelombang penuh, baik siklus positf maupun siklus negatif dari tegangan sumber disearahkan. Proses penyearahan ini dapat  dilakukan dengan dua carra, yaitu dapat menggunakan:
1.      Penyearah dengan transformator tap tengah.
2.      Penyearah sistem jembatan
1.      Penyearah dengan trasnformator tap tengah.
Penyearah ini dapat pula disebut sebagai penyearah setengah gelombang dua phasa, karena fungsi dari transformator dengan tap tengah untuk menghasilkan sumber tegangan dua phasa, dimana phasa satu dan dua berbeda 18 derajat. Pada penyearah ini dua buah dioda dan transformator satu phasa yang mengguanakan tap tengah belitan sekundernya.
Seperti pada gambar di bawah:

Pada priode 0<ωt<π, tegangan phasa Va berada pada siklus positif, dioda D1 mendapat bias maju dan dioda D2 mendapat bias mundur, sehingga arus mengalir pada beban melalui dioda D1 dengan loop A-D1-R-ct-A. Sedang pada saat π<ωt<2π,Va berada pada siklus negatif Vb pada siklus positif , sehingga dioda D2 mendapat bias maju, dan beban dialiri arus melalui D2 dengan loop B-D2-R-Ct-B. Pada saat D2 kondisi D1 mendapat tegangan mundur sebesar Va+Vb , sehingga pada penyearah ini tiap dioda harus memiliki PIV sebesar 2Vm. Bentuk gelombang tegangan arus pada tiap titik dari rangkaian ini ditunjukkan pada gambar d bawah:





Nilai efektifnya:
Sselanjutnya, arus keluaran penyearah dapat ditentukan, Idc= Vdc/R=Vm/(π.R). dari bentuk gelombang yang ditunjukkan pada gambar di atas, daya pada belitan sekunder transformator dapat dinyatakan dengan:


2.      Penyearah satu phasa sistem jembatan
Sebagian besar supplai daya arus searah menggunakan penyearah satu phasa sistem jembatan yang mempergunakan empat dioda. Rangkaian dapat dilihat pada gambar di bawah:

Pada siklus positif tegangan sumber, yaitu pada 0<ωt<π, dioda D1 dan D2 konduksi sehingga beban mendapatkan tegangan dan mengalirkan arus dengan loop A-D1-R- D2-B-A. Pada siklus ini  D3 dan  D4 mendapat bias mundur dan masing-masing memblok tegangan puncak sebesar Vm. Pada saat π<ωt<2π, dioda  D3 dan  D4 mendapat bias maju sehingga beban dialiri arus dengan loop B- D-R- D4-A-B. Bentuk gelombang tegangan pada beban akan sama dengan penyearah tap tengah, sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan vdc= 2Vm/π.

E.     PENYEARAH TIGA PHASA SETENGAH GELOMBANG
Rangkaian penyearah diode tiga phasa menggunakan tiga diode penyearah R1, R2, dan R3 ketiga katodenya disatukan menjadi terminal positif . Tegangan DC yang dihasilkan melalui beban resistif RL. Masing-masing diode akan konduksi ketika ada tegangan positif, sedangkan tegangan yang negatif akan diblok. diode R1, R2, dan R3 anak konduksi secara bergantian sesuai dengan siklus gelombang saat nilainya lebih positif. Arus searah negatif kembali ke sekunder trafo melalui kawat N. Tegangan DC yang dihasilkan tidak benar-benar rata, masih mengandung riak (ripple).
Rangkaian penyearah diode setengah gelombang dengan ketiga diode R1, R2, dan R3 dipasang terbalik, ketiga anodenya disatukan sebagai terminal positif. diode hanya konduksi ketika tegangan anode lebih positif dibandingkan tegangan katode. Tegangan DC yang dihasilkan negatif (seperti pada gambar d bawah)


F.      PENYEARAH TIGA PHASA GELOMBANG PENUH
Rangkaian penyearah tiga phasa ini mendapat masukan dari sumber tegangan bolak-balik tiga phasa melalui transformator, yang umumnya belitan sekundernya dihubung bintang. Rangkaian dioda yang terdiri dari enam buah dioda dapat dikelompokkan menjadi dua grup, yaitu grup yang konduksi pada siklus tegangan sumber positif yaitu  D1, D3, D5, dan dioda yang konduksi tegangan sumber negatif yaitu  D2,D4,D6. Pada sumber tegangan tiga phasa, tegangan phasa berbeda 12 derajat. Dari keenam dioda di atas, dioda yang konduksi adalah yang menerima tegangan paling positif.

Jika Vs1= Vm sin ωt, maka Vs2 dan Vs3 masing-masing adalah Vm sin (ωt+2π/3) dan Vm sin (ωt-2π/3). Pada saat π/3<ωt<2π/3  D1 dan  D6 akan mendapatkan bias majudari sumber tegangan Vab sehingga beban akan dialiri arus dengan loop A- D1-R- D6-B-N-A. Pada saat 2π/3<ωt<4π/3 sumber tegangan Vac paling positif, sehingga yang mendapat bias maju adalah  D1 dan D2, sehingga beban dialiri arus dari sumber tegangan Vac dengan loop A- D1-R- D2-C-N-A.  Pada saat  D1 dan D6 konduksi, D1 dan D6 membelok tegangan sumber Vab dengan nilai maksimum sebesar  dengan demikian, tiap dioda digunakan harus memiliki Piv sebesar .


Dari beberapa parameter yang ada nampak bahwasanya penyearah tiga phasa sistem jembatan ini memiliki penampilan yang jauh baik dibandingkan penyearah sebelumnya. Selain efisiensi dan TUF yang jauh baik serta faktor riak yang sangat rendah pada belitan sekundernya dialiri oleh arus bolak-balik. Dengan faktor riak yang rendah ini akan memudahkan untuk membuat filter guna memperolaeh tegangan DC yang benar-benar rata.


PENUTUP

KESIMPULAN
Dari makalah yang kami buat, kami dapat menyimpulkan bahwa:
1.      Power supply terbagi atas power supplai konvensional dan switching power supply.
2.      Penyearah adalah suatu rangkaian yang mengubah sistem tegangan arus bolak-balik menjadi sistem tegangan arus searah.
3.      Rangkaian penyearah satu phasa setengah gelombang merupakan type penyearah paling sederhana. Rangkaian ini hanya terdiri dari satu buah dioda dan trafo. Meskipun jarang dipergunakan untuk kebutuhan industri, namun type penyearah ini sangat mudah untuk menjelaskan prinsip operasi penyearahan.
a.       Proses penyearahan ini dapat  dilakukan dengan dua carra, yaitu dapat menggunakan:
b.      Penyearah dengan transformator tap tengah.
c.       Penyearah sistem jembatan
4.      Rangkaian penyearah tiga phasa ini mendapat masukan dari sumber tegangan bolak-balik tiga phasa melalui transformator, yang umumnya belitan sekundernya dihubung bintang.
SARAN
Mahiswa diharapkan mampu memahami makalah ini dengan baik dan dapat pula mengaplikasikannya dengan baik.


DAFTAR PUSTAKA
1. Google: elektronika daya (penyearah tak terkendali)
2.Syamsurijal Mpd. 2007.Elektronika Daya.Jurusan Pendidikan Teknik Elektro UNM.





Reaksi:

0 komentar:

Post a Comment