Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Fauzan A Mahanani, S.Pd. After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Fauzan A Mahanani, S.Pd. After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians."— Transcript presentasi:

1 Fauzan A Mahanani, S.Pd

2 After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians will be able to maintain them. Fauzan A Mahanani, S.Pd

3 1. Basic concept of SCR, DIAC, TRIAC, UJT and PUT 2. Static Switch 3. Zero Voltage Switching 4. Phase control circuit 5. Motor Control Fauzan A Mahanani, S.Pd

4 Elektronika daya / Power Electronics Bidang elektronik yang berkaitan dengan konversi dan switching energi listrik untuk aplikasi daya. Kelebihan peralatan power elektronik: Lebih murah Lebih ringan dan kecil Efisiensi dan keandalannya lebih tinggi Lebih mudah diperoleh Fauzan A Mahanani, S.Pd

5 Komponen yang banyak dipakai dalam elektronika daya: - Power dioda - Power transistor - Thyristor Klasifikasi thyristor : Unidirectional Bidirectional PNPN Dioda, SCR, LASCR, PUT, SCS DIAC, TRIAC Fauzan A Mahanani, S.Pd

6 Jenis dan simbol Transistor Struktur kerja PNPNIAIA I B1 I C1 I C2 I B2 I G(N) I G(P) IkIk Fauzan A Mahanani, S.Pd

7 Mekanisme yang dapat menghidupkan piranti PNPN: 1. Tegangan (avalance) Jika tegangan Anoda >> katoda, terjadi “forward break over” dan piranti akan “on” dengan sendirinya. 2. Laju perubahan tegangan Jika tegangan forward bias pada piranti naik sangat cepat, arus akan mengalir mengisi C cb dari transistor PNP. Arus ini akan mewakili arus base transistor NPN dan selanjutnya terjadi proses regenerasi untuk meng “On” kan piranti PNPN. Fauzan A Mahanani, S.Pd

8 3. Temperatur Pada temperatur yang tinggi, arus bocor akan menjadi kira-kira 2 kali lipat setiap kenaikan temperatur 8 0 C. 4. Aksi Transistor Dengan memberikan arus pada basis transistor ( inilah kerja normal dari keluarga thyristor kecuali light sensitivity thyristor ). 5. Energi cahaya Cahaya yang masuk ke daerah junction akan menghasilkan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

9 Karakteristik yang diharapkan dari SCR 1. Tegangan blocking yang tinggi 2. Mampu melewatkan arus yang besar 3. di/dt yang tinggi 4. dv/dt yang tinggi 5. Waktu turn off yang singkat 6. Arus pengendali gate yang rendah 7. Frekuensi kerja yang tinggi Simbol SCR SCR (silicon controlled rectifier) Fauzan A Mahanani, S.Pd

10 Metoda meng-off-kan SCR: 1. Current Interruption Dengan cara ini SCR akan mengalami dv/dt yang besar. Umumnya cara ini tidak digunakan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

11 2. Forced Commutation Pada dasarnya adalah untuk mengurangi arus SCR menjadi nol, baik dengan cara memindahkan arus beban ke jalan lain yang diinginkan atau dengan cara mengurangi arus beban hingga nol. Klasifikasi dari metoda ini: - Kelas A : Komutasi sendiri oleh beban yang beresonansi - Kelas B: Komutasi sendiri oleh rangkaian LC - kelas C: C atau LC yang diswitch oleh SCR pembawa beban yang lain - Kelas D: C atau LC yang diswitch oleh SCR tambahan - Kelas E: Sumber pulsa, eksternal untuk komutasi - Kelas F: Komutasi tegangan AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

12 Kelas A : Komutasi sendiri oleh beban yang beresonansi Kondisi untuk komutasi yaitu rangkaian RLC harus under-damped Fauzan A Mahanani, S.Pd

13 Kelas B : Komutasi sendiri oleh rangkaian LC komutasi sendiri oleh rangkaian LC Fauzan A Mahanani, S.Pd

14 Kelas C : C atau LC yang di switch oleh SCR pembawa beban yg lain Rangkaian kelas C dapat diubah menjadi kelas D jika arus beban yang mengalir hanya melalui 1 SCR sedangkan SCR lain hanya berfungsi untuk meng-off-kan saja. Resistor tambahan mempunyai resistor yang jauh lebih besar dari resistor di SCR utama. Fauzan A Mahanani, S.Pd

15 Kelas E : Sumber pulsa eksternal untuk komutasi Kelas F : Komutasi tegangan AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

16 DIAC - Tegangan Breakdown DIAC kira-kira 30 V - Dapat meneruskan arus dalam 2 arah Simbol +V-V MT2 positif MT2 negatif Karakteristik V- A + I - I Fauzan A Mahanani, S.Pd

17 TRIAC +V-V + I - I MT2 positif MT2 negatif Kuadran I Kuadran II Kuadran IV Kuadran III Simbol Karakteristik V- A Fauzan A Mahanani, S.Pd

18 Triggering mode untuk TRIAC: 1. MT2+, Gate+ ; I+, Kuadran I, Arus dan tegangan gate positif 2. MT2+, Gate- ; I-,Kuadran I, Arus dan tegangan gate negatif 3. MT2-, Gate+ ; III+,Kuadran III, Arus dan tegangan gate positif 4. MT2-, Gate-; III-, Kuadran IV, Arus dan tegangan gate negatif Mode yang paling sensitif : 1 dan 4 Mode yang sedang: 2 Mode yang kurang sensitif: 3 Fauzan A Mahanani, S.Pd

19 B2B2 B1B1 E simbol IEIE I EB1 UJT B1B1 B2B2 R BB2 R BB1 E Rangkaian ekivalen Karakteristik V - A Fauzan A Mahanani, S.Pd

20 IV = valley current ( serupa dengan holding current pada SCR ) Intrinsic stand off ratio Interbase resistance ( R BB )  4,7 K  9,1 K  Nilai  sekitar 0,5 ~ 0,8 Tegangan titik puncak V P =  V BB + V D Fauzan A Mahanani, S.Pd

21 Hal 31 Contoh : Rangkaian …hal 31………..relaksasi menggunakan UJT t VEVE VPVP t E V BB R B2 R1R1 C1C1 R S1 Fauzan A Mahanani, S.Pd

22 Hal 32 R B1 V BB R B2 I C R1R1 R2R2 R3R3 beban R5R5 R4R4 C1C1 Bila diinginkan untuk gelombang segitiga dengan slope linier, maka dapat digunakan sumber arus konstan untuk pengisian kapasitornya. Contoh pemakaian UJT pada rangkaian pengontrol phase I adalah arus searah yang konstan      Fauzan A Mahanani, S.Pd

23 PUT ( programmable uni-junction transistor ) Simbol Anoda Katoda Gate Jika gate dijaga tetap pada potensial tertentu, PUT akan tetap off sampai tegangan anoda melebihi tegangan gate ditambah drop tegangan diode. Atau PUT akan tetap off bila VA  ( VG + V Dioda ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

24 Hal 33 R1R1 C R2R2 R3R3 R4R4 R5R5 +V -V Contoh : rangkaian osilator relaksasi menggunakan PUT CTCT RTRT R1R1 R2R2 RSRS VDVD ESES Contoh lain : Bila tegangan drop pada diode ( VD ) diabaikan, maka PUT akan konduksi bila :  Misalkan pada t =T, teg V A = V G Fauzan A Mahanani, S.Pd

25 Static switching circuit Dapat dibagi menjadi 2 bagian utama yaitu : 1. AC switching circuit. 2. DC switching circuit. A. Static AC switches 1. Rangkaian TRIAC sederhana. R C = Tahanan kontak ( bila ada ) I GM = arus puncak dari gate yang diizinkan. Beban RL R = 100 RCRC V rms Fauzan A Mahanani, S.Pd

26 2. Rangkaian SCR Inverse - paralel ( “ back to back “ ) Beban R L V rms SCR 1 47 R Thyrector SCR 2 RCRC Thyrector adalah komponen untuk memotong tegangan transient ( komponen suppresi ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

27 3. Saklar statis dengan sumber pemicu terpisah. Agar distorsi bentuk gelombang pada beban dan R F I yang terjadi sekecil mungkin, maka frekuensi oscillator harus cukup tinggi untuk meyakinkan agar TRIAC ataupun SCR di trigger pada awal siklus AC Beban AC 0,1  F 100  Untuk beban induktif OSC Control input Fauzan A Mahanani, S.Pd

28 Beban AC R R osc Control input Sumber daya dari rangkaian oscillator, bisa diperoleh dari sumber AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

29 Beban AC Sinyal pengontrol Beban Sinyal pengontrol Untuk beban induktif 4. Bentuk - bentuk lain untuk full wave AC static switching a ) Rangkaian jembatan + SCR dengan beban AC b ) Rangkaian jembatan + SCR dengan beban DC Fauzan A Mahanani, S.Pd

30 c ) Rangkaian jembatan dengan SCR dan dioda ganda untuk beban AC Beban AC Sinyal pengontrol + - Beban Sinyal pengontrol AC + - d ) Rangkaian jembatan dengan SCR dan dioda ganda untuk beban DC Fauzan A Mahanani, S.Pd

31 e ) DC triggering untuk TRIAC Beban Sinyal pengontrol + - AC Untuk beban induktif Fauzan A Mahanani, S.Pd

32 5 ) TRIAC latching tecnique AC beban MT 2 MT 1 S “ off ” C1C1 R1R  F Trigger “ on “ AC beban S “ off ” Trigger “ on “ R2R2 L1L1 MT 1 MT 2 Bekerja pada mode III dan I- sehingga kurang sensitif Bekerja pada mode I+ dan III sehingga sensitif Fauzan A Mahanani, S.Pd

33 6.1 Negative half cycle slaving tecnique Beban + - C1C1 SCR 2 R1R1 R2R2 SCR 1 D1D1 SCR 1 sebagai master SCR 2 sebagai slave Pada cycle positif : ketika SCR 1 ditrigger SCR 1 on, C 1 diisi melalui dioda D 1 dan resistor R 1 Pada cycle negatif : C 1 discharge melalui R 2 dan gate SCR 2 sehingga SCR 2 konduksi Fauzan A Mahanani, S.Pd

34 SCR 1 beban SCR 2 slave master 10 K R SCR 3 S Random “open” signal L 0,1 H 20 ohm 6.2 SCR slaving and zero voltage switching Fauzan A Mahanani, S.Pd

35 Mula - mula S tertutup Pada cycle + SCR 3 on, SCR 1 off Pada cycle - SCR 3 off, SCR 1 off Jika tegangan pengontrol tidak ada, SCR 3 akan off, SCR 1 akan “ on “ bila anoda nya mendapat tegangan positif dan SCR 2 akan “ on “ pada 1/2 cycle berikutnya akibat di trigger oleh energi yang tersimpan di L. Jadi arus mengalir pada beban pada seluruh cycle. Jika diberikan tegangan pengontrol, SCR 3 akan “ on “ ( pada saat tegangan anoda > tegangan katodanya), mengakibatkan SCR 1 off, sehingga pada beban tidak mengalir arus. Rangkaian ini juga memberikan “ zero voltage switching “ Fauzan A Mahanani, S.Pd

36 SCR 1 SCR 2 C beban on off DC static switch ( SCR flip - flop ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

37 SCR 1 C1C1 R4R4 R1R1 R3R3 R5R5 28 V GND R2R2 External load V SCR 1 mula - mula off 8. UJT / SCR time delay R s untuk memberikan holding current yang cukup. (R 1 + R 2 ), C menentukan lamanya delay Fauzan A Mahanani, S.Pd

38 9. Mercury thermostart / SCR heater control heater SCR 570 K Jika open, heater “ on “ jika closed, heater “ off “ 120 V 0,1  F Fauzan A Mahanani, S.Pd

39 Load ( untuk beban induktif ) BASIC DIAC - TRIAC PHASE CONTROL Contoh : Load BASIC STATIC SWITCH Fauzan A Mahanani, S.Pd

40 Zero voltage switching Untuk menghindarkan adanya RFI pada saat SCR / TRIAC konduksi, maka diharapkan SCR / TRIAC konduksi pada saat tegangan AC masih rendah ( sekitar zero atau pada saat tegangan sesaat kurang dari 5 volt ). Tegangan rms 24 V 115 V 220 V 8, ,76 0 0,92 0  Fauzan A Mahanani, S.Pd

41 beban C D1D1 R1R1 R2R2 R5R5 R3R3 R4R4 D3D3 S 10 K 47 K D2D2 SCR 120 V + Q1Q1 1. Basic switching circuit Prinsip kerja : Jika Q 1 cut off dan anoda SCR positif SCR on. Jika Q 1 konduksi SCR off Fauzan A Mahanani, S.Pd

42 Half wave zero voltage switching circuit Tegangan jala - jala Tegangan pada beban S dibuka sembarang S ditutup sembarang Fauzan A Mahanani, S.Pd

43 Pada saat S open dan jala - jala pada siklus negatif, C diisi terutama melalui R 1 dan D 1. Pada saat tegangan jala - jala turun dari puncak negatifnya, C akan discharge melalui D 2 dan R 2, sehingga Q 1 cut off. Hal ini menyebabkan SCR bisa on bila anoda nya positip R4 dipilih agar SCR bisa konduksi pada tegangan volt R 3 dipilih agar mampu memberikan arus base yang cukup pada saat Q 1 konduksi misal R 3 = 15 X R K R 2 dipilih < R 3 misal R 2 = 47 K  Time constant R 2 C 1 dipilih agar masih dapat memberikan bias negatif pada base Q 1 pada waktu cycle positif dari jala - jala. R5 sebagai pembatas arus discharge dari C jika S ditutup. Fauzan A Mahanani, S.Pd

44 Untuk kerja full wave, dapat digunakan slaving technique beban C D1D1 R1R1 R2R2 R5R5 R3R3 R4R4 D3D3 S 10 K 47 K D2D2 SCR 120 V + Q1Q1 Fauzan A Mahanani, S.Pd

45 R1R1 R2R2 R4R4 beban D1D1 D2D2 D3D3 C1C1 C2C2 R3R3 SCR 1k2 10 w 150  2 w 1k  1w 1k  + 3  F 1  F/200 v 2. TRIAC Zero Voltage Switching Circuit Fauzan A Mahanani, S.Pd

46 Jika SCR konduksi TRIAC off Bila sebelumnya TRIAC sedang on, TRIAC akan off pada saat start cycle berikutnya Jika SCR off TRIAC akan konduksi pada cycle positif. Arus trigger melalui R 1, C 1, R 2, D 1, D 2. Bila TRIAC konduksi C 2 akan diisi muatan pada C 2 ini akan mentrigger TRIAC pada cycle negatiif, sehingga pada beban terdapat tegangan full cycle. Kekurangan rangkaian ini ialah TRIAC baru akan konduksi pada tegangan yang lebih tinggi dari 5 V (  volt ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

47 1F1F R1R1 + beban 10 k 1 k Untuk mencegah agar C tidak dimuati arah negatif Perbaikan rangkaian sebelumnya : Fauzan A Mahanani, S.Pd

48 Phase control Sequence control Sequence control digunakan untuk pemberian daya pada sistem dengan konstanta waktu yang besar (misalnya pada pengontrolan temperatur). Fauzan A Mahanani, S.Pd

49 AC Phase Control Pemakaian - Pengontrolan daya rata-rata ke beban seperti lampu, heater, motor, supply DC dan lain-lain. A. Satu phase Kontrol  = Sudut triggering 1/2 gelombang yang dikontrol 1. Tegangan pada beban E Bentuk-bentuk : 1 Phase 3 Phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

50 Kontrol 1/2 gel. yang dikontrol + 1/2 gel. tetap Kontrol 1 gelombang yang dikontrol Fauzan A Mahanani, S.Pd

51 Kontrol 5. 1 gelombang yang dikontrol Mempunyai keuntungan dalam pengontrolan karena common cathode 4. - Paling flexible - Kurang efektif karena adanya tegangan drop pada dioda Kontrol 1 gelombang yang dikontrol Fauzan A Mahanani, S.Pd

52 Kontrol 1 gelombang yang dikontrol - Sederhana - Paling efektif - Andal Fauzan A Mahanani, S.Pd

53 Vd Dapat menggunakan transformator ataupun tidak B. Tiga phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

54 Tegangan Sumber Tegangan Pada SCR Tegangan Pada beban Arus beban Phase control pada beban resistif Fauzan A Mahanani, S.Pd

55 Phase control pada beban induktif Fauzan A Mahanani, S.Pd

56 Contoh Phase control Untuk ½ gelombang Contoh Phase control Untuk 1 gelombang Rangkaian snubber Fauzan A Mahanani, S.Pd

57 -Kebanyakan motor AC yang dikontrol kecepatan putarnya menggunakan “phase control” karena sederhana dan relatif murah. - Morot-motor pada umumnya tidak dirancang untuk kerja seperti ini. Rating motor didasarkan pada operasi dengan kecepatan tertentu dan berdasarkan kecepatan ini, coolingnya dirancang. Maka bila motor dioperasikan pada kecepatan rendah, motor akan menjadi cepat panas dan ini menjadi masalah. -Dengan phase control akan timbul tegangan harmonis. Adanya harmonis ganjil dapat menghasilkan effek samping pada motor induksi. Penggunaan Phase Control pada pengendalian motor Fauzan A Mahanani, S.Pd

58 Pengendalian Motor Universal - Half wave V1 V2 Universal motor Fauzan A Mahanani, S.Pd

59 CR2 CR3 CR5 CR4 ARMATURE Pengendalian Motor Universal - Full wave Fauzan A Mahanani, S.Pd

60 CR4 CR3 CR6 CR5 DC CONTROL TRIAC DIAC R5R5 R1R1 R3R3 R2R2 R6R6 C1C1 R4R4 CR2CR1 C2C2 ARMATURE Pengendalian Motor Induksi Fauzan A Mahanani, S.Pd

61 Compara tor Modulation generator Temp. Sensor Chamber Losses ADJ. Ref Set PT Zero crossing detector AC Power Supply Power Switch Cooler Heater Power Switch Fauzan A Mahanani, S.Pd

62 0,1  F 2N4992 TRIAC COOLING OR HEATER LOAD ST2 TEMP SET 22K 1W 2K2 10 K 120 V 60 Hz AC SUPPLY 25 K Pengendalian Dengan Phase Control System Fauzan A Mahanani, S.Pd

63 Zero Crossing Detector R1R1 R2R2 R5R5 D1D1 Q1Q1 Q2Q2 INPUT SECTION OUTPUT POWER SUPPLY AND ZERO CROSSING DETECTOR INHIBIT CURRENT Pengendalian Dengan Zero Voltage Switching System (IC) Functional Diagram Of GEL 300 Fauzan A Mahanani, S.Pd

64 Pengendalian Dengan Zero Voltage Switching System RARA RBRB RSRS CSCS 120 VAC 60 Hz (240 VAC) + RESISTANCE LOAD mF 15V 10K, 2W Fauzan A Mahanani, S.Pd

65

66 CR2 R3R3 SCR 1 C1C1 Beban SCR 1 + Fauzan A Mahanani, S.Pd

67 Cycloconverter Mengubah frekuensi daya AC menggunakan SCR dimana komutasinya adalah tegangan AC sendiri Input Output setelah difilter Contoh pemakaian: untuk mendrive motor induksi atau motor sinkron dimana diperlukan tegangan yang frekuensi dan amplitudonya dapat diubah. Fauzan A Mahanani, S.Pd

68 Contoh cycloconverter 3 phase 1 phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

69 g1 g2 g3 g1 g4 g5 g6 g4 g1 g2 g3 g1 g4 g5 1 cycle VRVR Jika rangkaian di trigger seperti Gb di atas dan inputnya dari sistem 3 Phase 60 Hz, bisa diperoleh output dgn frekuensi 20 Hz 1 Phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

70 Contoh : Cycloconventer 3 Phase Generator 3 Phase Beban 3 Phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

71 DC Converter DC Converter : Mengubah tegangan DC menjadi tegangan DC kembali dengan level tegangan yang berbeda ( lebih rendah atau lebih tinggi dari tegangan sumber ) Direct DC Converter dibagi menjadi Dengan AC Link a ) Direct - Bila selisih level tegangan DC antara input dan output tidak terlalu besar. - Bila antara tegangan input dan output tidak memerlukan isolasi. Fauzan A Mahanani, S.Pd

72 b ) Menggunakan Ac Link - Bila selisih level tegangan Dc antara input dan output cukup besar. - Bila antara tegangan input dan output memerlukan isolasi. Inverter : Me ngubah sinyal DC ke AC Prinsip dasar Switch S1 da S2 bekerja secara bergantian. Fauzan A Mahanani, S.Pd

73 Salah satu contoh realisasi sbb : 1 2 Fauzan A Mahanani, S.Pd

74 Cara kerja : misalkan mula - mula ke dua SCR sedang off. A) Bila SCR di trigger on, arus mengalir dari ( + ) baterai kumparan L1 D1 SCR 1 ke (-) baterai. Sebagian arus mengalir dari (+) baterai kumparan L2 D2 mengisi C SCR1 ke (-) baterai. Arus ini mengalir hanya sampai C penuh. Sehingga node lebih positif dari. B)Bila kemudian SCR 2 ditrigger, SCR 2 akan On dan muatan pada C akan memberikan tegangan reverse pada SCR 1 sehingga SCR1 Off. C diisi oleh arus yang melalui D1 sehingga sekarang polaritas nya di node lebih positif dari. C)Bila SCR 1 dan SCR 2 di trigger secara bergantian maka pada L1 dan L2 akan mengalir arus pula secara bergantian, sehingga pada output akan dihasilkan tegangan bolak balik. Jika pada output diberikan …(hal 46)………. Maka akan menjadi DC Converter Fauzan A Mahanani, S.Pd

75 DC Chopper : Single ended inverter untuk mengubah DC ke DC. Dalam beberapa rangkaian elektronik, ada kalanya daya harus ditrarnsfer dari sumber tegangan tinggi E S ke beban dc tegangan rendah ( E O ) EOEO + I R + ESES Transfer daya tidak efisien karena kerugian I 2. R besar ( kecuali bila E S  E O ) Maka R diganti dengan L Fauzan A Mahanani, S.Pd

76 EOEO + S L ESES + Transfer daya dilakukan dengan menutup dan membuka switch S ESES EOEO + S ( E S - E O ) + i Bila S ditutup, maka arus i : Bila S ditutup, maka energi yang tersimpan di L akan di disipasikan sebagai bunga api kerugian Fauzan A Mahanani, S.Pd

77 E s - E O Ia - E O Ta Tb E dan I dalam induktor Ta = Selang waktu switch S ditutup Tb = Selang waktu L membuang energi ketika S dibuka. Kerja dari switch S pada prakteknya digantikan oleh SCR atau GTO EOEO + ESES S + - e L = E O Fauzan A Mahanani, S.Pd

78 Dengan mempercepat waktu on dan off switch, maka diperoleh arus -arus sbb : Ta Tb Ia Ib T Ia Ib t t t Arus pada beban Arus yang diambil dari sumber Arus yang mengalir pada dioda Fauzan A Mahanani, S.Pd

79 Arus rata - rata yang diambil dari sumber Is selama 1 cycle : Jika dianggap tidak ada kerugian daya, maka : ESES L RORO IOIO Jika chopper mensupply beban Ro : berlaku pula persamaan 2 : I S = Io. f. Ta Eo = E S.f. Ta Fauzan A Mahanani, S.Pd

80 Jika beban yang tampak oleh sumber adalah RS, maka : Contoh : chopper bekerja pada frekuensi 30 Hz dan waktu “ on “ 200  s. Hitung resistansi yang tampak oleh sumber, jika Ro = 36 m . Jawab : contoh soal : Diinginkan mengisi baterai 120 V dari sumber dc 600 V menggunakan chopper. Arus pengisian baterai rata 2 harus 20 A dengan ripple 2 Ap-p Jika waktu “ on “ ditetapkan 1 ms, hitunglah : a) arus dc yang diambil dari sumber. b) arus dc pada diode c) frekuensi chopper d) nilai L Fauzan A Mahanani, S.Pd

81 L V Id Io Is I beban t 20 A jawab : a) Daya yang diberikan ke baterai : P = 120 X 20 = 2400 watt jika tidak ada kerugian2, maka daya yang diberikan oleh sumber adalah : 2400 watt. Maka : Fauzan A Mahanani, S.Pd

82 b) Id = Io - Is = = 16 A c) Eo = Es.f.Ta Sehingga perioda T = 5 ms dan Tb = = 4 ms d) Selama interval waktu Ta, tegangan pada L = = 480 V Perubahan arus ( ripple ) = 2 A maka Fauzan A Mahanani, S.Pd

83 - Kuadran 1 Kuadran 2 Kuadran 3Kuadran Generator atau rem motor motor DC Pengontrolan motor motor AC Motor DC Motor listrik dapat dikemudikan agar berfungsi pada berbagai torque dan kecepatan, baik arah forward maupun reverse. Pengendalian dapat beroperasi pada kuadran 2 : Fauzan A Mahanani, S.Pd

84 Contoh : pada lokomotif listrik, motor dapat berputar CW atau CCW dan torque dapat searah atau berlawanan arah putaran. Dengan perkataan lain, kecepatan dan torque bisa positif maupun negatif. Bilaberfungsi sebagai motor berarti memberikan daya mekanik ke beban. Bilaberfungsi sebagai generator atau rem ( brake ) berarti menyerap daya mekanik dari beban. Fauzan A Mahanani, S.Pd

85 generator rem motor n Motor induksi sangkar bajing Kurva tipikal kecepatan vs torque Fauzan A Mahanani, S.Pd

86 4 rem motor generator n Pengontrolan kecepatan kuadran 1 misal : motor shunt medan eksitasi dibuat tetap ( fixed ) dan kecepatan diatur dengan mengatur tegangan jangkar. Motor DC Fauzan A Mahanani, S.Pd

87 G6G6 G5G5 G4G4 G3G3 G2G2 G1G1 Ra La IfIf 3 phase phase 6 pulse converter Ed EOEO + + limit setting arus max kec max SP arus Sp kecepatan Gate triggering processor Arus jangkar kecepatan Input dari hasil pengukuran  G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 Fauzan A Mahanani, S.Pd

88 Ed = 1,35 E cos  kondisi Q 5,Q 6 Q 6,Q 1 Q 1,Q 2 Q 2,Q 3 Q 3,Q 4 Q 4,Q 5 Q 5,Q 6 E 32 E 12 E 13 E 23 E 21 E 31 E 32 1,414 E 1,225 E 540 pentriggeran Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q4 Q5Q5 Q6Q6 Q1Q1 Fauzan A Mahanani, S.Pd

89 Ed = Tegangan DC yang dihasilkan oleh converter 3 phase, 6 pulse. E = Tegangan efektif jala - jala.  = Sudut triggering. Gambar diatas untuk  = 0, sehingga Ed = 1,35 E Keuntungan pengaturan dengan SCR seperti gambar diatas : Tidak memerlukan tahanan jangkar sehingga tidak ada kerugian I 2 R. Daya yang hilang pada SCR relatif kecil. Contoh : DC motor 750 HP, 250 V, 1200 rpm dihubungkan dengan jala 2 3 , 208 V, 60 Hz menggunakan converter bridge 3 phase arus jangkar pada beban penuh, 2500 A. Tahanan jangkar 4 m . Ditanya : a) Sudut triggering  pada kondisi beban penuh. b) Sudut triggering  agar motor berputar 600 rpm pada keadaan tanpa beban. c) Sudut triggering  agar motor menghasilkan torque ratingnya pada 400 rpm. d) Daya reaktif yang diambil pada soal c. Fauzan A Mahanani, S.Pd

90  = A Ed = m  IfIf 3  208 V 60 Hz Jawab : 750 HP = 560 KW a) Ed = 1,35 E cos  250 = 1,35 X 208 X cos   = 27 0 b) Drop tag pada jangkar pada saat full load = 2500 A X 0,004  = 10 Volt  E 0 = = 240 Volt. Pada 600 rpm : E 0 = 240 X ( 600 / 1200 ) = 120 Volt. Drop tegangan tanpa beban diabaikan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

91 Maka perhitungan sudut triggeringnya : Ed = 1,35 E cos  120 = 1,35 X 208 cos  cos  = 0,427  = 64, V I  0 IfIf 3  208 V 60 Hz c ) Untuk menghasilkan torque pada ratingnya, maka arus jangkar harus 2500 A. E 0 = ( 400 / 1200 ) X 240 = 80 Volt drop pada jangkar IR= 2500 X 0,004 = 10 volt sehingga Ed= = 90 volt sudut triggering : Ed = 1,35. E cos  90 = 1,35 X 208 cos   = 71 0 Fauzan A Mahanani, S.Pd

92 d ) Daya yang diserap oleh motor : P = Ed. Ed = 90 X 2500 = 225 KW Bila kerugian 2 pada converter diabaikan, maka daya rata 2 yang diserap dari sumber juga 225 KW. Daya reaktif yang diserap dari sumber :  = P tan  = tan 71 0 var = 653 kvar makin besar ,  makin besar. Bandingkan P dan . Maka biasanya converter ………Hal 61…… berfungsi pada   15 0 Fauzan A Mahanani, S.Pd

93 Pengontrolan 2 kuadran : 1. Menggunakan pembalikan medan. 2. Menggunakan pembalikan jangkar. 3. Menggunakan 2 converter. 4. Menggunakan 2 converter dengan arus sirkulasi Ad.1 Menggunakan pembalikan medan. Pada pengaturan kecepatan motor dari kecepatan tinggi ke kecepatan rendah dapat dilakukan dengan menurunkan tegangan dan membiarkan - Motor menjadi perlahan dengan sendirinya. Cara ini lambat dan dalam aplikasinya mungkin kurang memenuhi syarat ( seperti pada pengontrolan 1 kwadran). Fauzan A Mahanani, S.Pd

94 Untuk mempercepat pengaturan dapat dilakukan antara lain dengan : - Pengereman dinamis menggunakan resistor eksternal. - Pengeraman regeneratif yaitu dengan membuat agar converter beroperasi sebagai inverter, mengumpan balikan daya ke saluran 3 phase. Cara ini lebih disukai karena energi kinetik tidak hilang dan pula keluaran generator dapat di kontrol dengan lebih baik untuk memperoleh laju perubahan kecepatan seperti yang dikehendaki. converter  - Eo Ed Id IfIf 3  Eo Ed Id IfIf 3   converter - Eo Ed IfIf 3  Eo Ed IfIf 3  Fauzan A Mahanani, S.Pd

95 Agar supaya converter berlaku sebagai inverter, polaritas Ed harus dibalik. Hal ini berarti polaritas E 0 harus dibalik. Selanjutnya Ed harus diatur agar sedikit lebih kecil dari E 0 untuk mendapatkan arus pengereman yang dikendaki. Polaritas Ed dapat diubah dalam sesaat dengan memperlambat pulsa 2 gate sebesar lebih dari Untuk mengubah polaritas E 0 dapat dilakukan dengan membalik medan ataupun jangkar. ( Perlu peralatan tambahan ). Pembalikan juga memerlukan waktu. Setelah phase generator selesai, kita harus membalik kan lagi medan ataupun jangkar sehingga mesin bekerja sebagai motor kembali. Fauzan A Mahanani, S.Pd

96 Langkah 2 pada pembalikan medan. Step 1:Perlambat pulsa 2 gate mendekati sehingga Ed menjadi cukup besar dan negatif. Setelah beberapa milisecond, arus Id menjadi nol. Step 2:Balikan arus medan secepat mungkin sedemikian agar polaritas E 0 membalik. Total waktu pembalikan dapat mencapai detik, disebabkan induktansi medan shunt yang besar. Arus jangkar selama interval ini tetap nol. Step 3 : Kurangi sehingga Ed menjadi sedikit lebih kecil dari E 0 agar mengalir arus jangkar. Motor sekarang bekerja sebagai generator, memberikan daya balik ke jala 2. Kecepatan motor berkurang secara cepat menuju setting yang lebih rendah. Fauzan A Mahanani, S.Pd

97 Setelah kecepatan yang lebih rendah dicapai, kita harus segera mengatur lagi agar mesin DC bekerja sebagai motor. Step 4 :Perlambat pulsa 2 gate mendekati sehinggga Ed menjadi cukup besar dan negatif. Setelah beberapa milisecond, arus Id menjadi nol lagi. Step 5 :Balikan arus medan secepat mungkin sedemikian agar E 0 positif. Total waktu pembalikan juga dapat mencapai detik. Selama interval ini arus jangkar nol. Step 6 :Kurangi  sehingga Ed menjadi positif dan sedikit lebih besar dari E 0 agar arus jangkar mengalir. Sekarang mesin berlaku sebagai motor dan converter kembali sebagai rectifier. Fauzan A Mahanani, S.Pd

98 Ad 2. Menggunakan pembalikan jangkar : Dalam beberapa pemakaian di industri, delay waktu yang lama seperti pada pembalikan medan tidak dapat diterima maka digunakan cara pembalikan jangkar. Hal ini memerlukan switch pembalik berkecepatan tinggi dan mampu untuk arus besar. Sistem pengontrolan diatur agar switching terjadi hanya jika arus jangkar nol ( untuk mengurangi ke ausan dan terjadinya bunga api ). Karena induktansi jangkar yang rendah, maka jangkar dapat dibalik dalam waktu kira ms. Untuk mengurangi kecepatan motor, langkah 2 nya seperti pada pembalikan medan ( hanya saja yang dibalik bukan medan melainkan jangkar ). 3  Eo IfIf  converter Ed Fauzan A Mahanani, S.Pd

99 Ad 3. Menggunakan 2 konverter. Jika pengontrolan kecepatan perlu lebih cepat lagi, dapat digunakan 2 konverter identik yang dihubungkan secara paralel terbalik. Kedua konveter dihubungkan pada jangkar tetapi pada satu saat hanya 1 yang bekerja, baik sebagai rectifier ataupun inverter. Konverter yang sedang “ stand by “ siap mengambil alih bilamana daya ke jangkar perlu dibalik. Jadi tidak perlu membalik jangkar ataupun medan. IfIf IdId + - E0E0 L Trafo 3  Converter 1Converter 2  1 1  2 2 Fauzan A Mahanani, S.Pd

100 Waktu yang ditentukan untuk pindah dari satu converter ke yang lain sekitar 10 ms. Mengingat satu converter selalu siap mengambil alih terhadap yag lain, maka tegangan 2 nya hampir mendekati tegangan jangkar baik nilai nya maupun polaritasnya. E d1 105 V E V E d2 105 V + + RaRa IfIf L I d1 I d2 Converter 1 Converter 2  1 1  2 2 Converter 1 yang sedang bekerja Untuk mengurangi kecepatan, pulsa 2 gate  1 di delay dan segera setelah arus jangkar menjadi nol, rangkaian pengontrol tidak memberikan pulsa 2 ke konverter 1 dan bersamaan dengan itu memberikan pulsa ke konverter 2. Fauzan A Mahanani, S.Pd

101 Converter 1 menjadi tidak aktif dan delay sdt  2 dikurangi sehinggga E d2 menjadi lebih kecil sedikit dari E 0. Dan arus reserve I d2 dapat mengalir. Arus ini membalik torque dan kecepatan motor berkurang dengan cepat E d1 95 V + + RaRa IfIf L I d2 Converter 1 Converter 2  1 1  2 2 Converter 2 yang sedang bekerja E 0 100V E d2 95V Fauzan A Mahanani, S.Pd

102 Selama perlambatan,  2 diubah secara otomatis sehingga E d2 mengikuti kecepatan berkurangnya tegangan E 0. Dalam beberapa hal  2 diatur untuk menjaga agar arus pengereman konstant. Selama periode ini, rangkaian pengontrol terus menghasilkan pulsa 2 untuk konverter 1 dan sudut delay  1 mengawasi ( traching )  2 sehingga E d1 akan sama dengan E d2. Ad 4. Menggunakan 2 konverter dengan arus sirkulasi Digunakan bila diperlukan pengontrolan kecepatan dan torque yang presisi hingga ke kecepatan nol Berarti tegangan converter suatu saat mungkin mendekati nol arus konverter bisa tidak kontinu sehinggga pada kecepatan rendah, kecepatan serta torque bisa tidak teratur. Untuk mengatasi ini digunakan 2 konverter yang bekerja secara simultan.. Fauzan A Mahanani, S.Pd

103 Jika satu converter berfungsi sebagai rectifier, maka yang lain berfungsi sebagai inverter, dan sebaliknya. Dengan bekerjanya 2 konverter secara kontinue, maka tidak ada delay sama sekali dalam switching dari yang satu ke yang lain. E d2 3  L RaRa I d2 E d2 IfIf E0E0 + L2L2 L1L1 E d1 I d1 I = I d1 - I d A B C P1P1 Q1Q1 P2P2 Q2Q2 + - Converter 1 Converter 2 Fauzan A Mahanani, S.Pd

104 Contoh untuk gambar diatas : Dik ; Motor DC mempunyai tegangan jangkar 450 V sambil menarik arus 1500 A. Converter 1 memberikan arus I d1 = 1800 A converter 2 menyerap arus I d2 = 300 A Tegangan AC untuk masing 2 converter 360 V. Hitung : a) Daya dc pada converter 1 dan 2 b) Daya yang diambil dari jala 2 3 . c) Sudut triggering  1 dan  2. d) Daya reaktif yang diambil dari jala 2 3  Fauzan A Mahanani, S.Pd

105 ~ ~ - - ~ ~ ~ - ~ ~ ~ - - ~ Direct Menggunakan “link AC” Menggunakan “link DC” DC Converter AC Converter Converter DC Converter AC Converter Rectification Inversion Converter : Peralatan yang menghubungkan jaringan DC ke jaringan AC dan sebaliknya. Fauzan A Mahanani, S.Pd

106 AC Converter AC Converter mengubah tegangan AC menjadi tegangan AC kembali dengan level tegangan dan/atau frekuensi yang berbeda AC converter Direct ~ ~ - Phase control - Cyclo Converter Indirect ~ - - ~ Fauzan A Mahanani, S.Pd

107 HAL 293 C1C1 R2R2 R1R1 R3R3 D2D2 D3D3 ARMATURE SCR FIELD Fauzan A Mahanani, S.Pd

108 Hal K 0,1  F TRIAC T1T1 100 K 24 V 1 W 2V6027 Fauzan A Mahanani, S.Pd


Download ppt "Fauzan A Mahanani, S.Pd. After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google