Laporan Praktikum 19.4.
2012/2013
THYRISTOR (SCR)
SCR (Silikon Control Rectifier) disebut juga thyristor
1. TUJUAN PERCOBAAN. Pada akhir percobaan mahasiswa dapat : Menerangkan karaktristik SCR \Mempergunakan SCR dalam peraktek.
2. PENDAHULUAN SCR(Thyristor) biasa di gunakan untuk pengatur daya,saklar elektronik dll. Penggunaan SCR sebagai pengatur daya & sebagai saklar sangat menguntungkan dibandingkan pengatur daya yang mempergunakan sistim mekanik (mis. Resistor geser). Sebab : a. Tidak ada kontak- kontak yang aus dan terbakar. b. Tidak menimbulkan busur api Thyristor dapat dipakai untuk mengatur daya – daya yang kecil sampai yang besar (mis.pada mesin- mesin listrik dll).sedang untuk mengoprasikan thyristor sendiri memerlukan daya yang sangat kecil.
TINJAUAN 2.1.Konstruksi & symbol A (anoda)
A (anoda)
P1
P1
N1
G (gate)
Q1
N1
N1
P2
P2
Q2
G (gate) N2
K (katoda) (a)
N2
K (katoda) (b)
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 1
Laporan Praktikum
2012/2013
A
P1
Q1
P’2 N’2
Q2
G
P’2
N2
K (C)
Gambar a & b kontruksi dasar SCR ( Thyristor) Gambar. c
Gambar . d 2.2.
rangkaian ekivalen SCR terhadap 2 transistor.
A
=
Anoda
K
=
Katoda
G
=
Gate
symbol Thyristor
Menjalankan Thyristor sebagai penyearah.
VL IL
RL
EI
SCR IT
IG
VAK
VG
IRG
RG
2.2.( a ). sirkuit control SCR LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 2
Laporan Praktikum
2012/2013
2.2.( b ) bentuk gelombang pada sirkuit control gambar 2.2. ( a )
1.3. Contoh 1. Lihat gambar rangkaian 2.2.a. Tegangan input AC 30V. (Vpeak). RL = 15 Ω ; RG = 1 kΩ Pertanyaan : a. Pilih SCR dengan spesifikasi yang memenuhi. b. Tentukan kebutuhan trigger arus dan tegangan. c. Tentukan besar tegangan supply saat SCR off. Penyelesaian
:
a. Sebelum SCR mendapat trigger, maka SCR mendapat tegangan blocking arah maju. (VFXM) maka VFXM SCR harus lebih besar dari Vpeak sumber. VFXM
>
30 V
Lihat tabel pada gambar (c) . Untuk SCR type CGU, VFXM = 25 V. oleh karena itu SCR type CGU tak dapat dipakai. Untuk SCR type CGF, VFXM = 50 V. Terlihat VFXM SCR CGF memenuhi syarat. Pada input puncak, tegangan pada RL. LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 3
Laporan Praktikum
2012/2013
VL = ep - VAK ep−Vak
Ip = 𝑅𝑙 Bila SCR on, VAK SCR = 1 V. 30𝑉−1𝑉 Ip = 15Ω = 1,93 𝐴 Untuk half-wave rectification, besar rms arus beban (IL) Irms = 0,5 x Ip = 0,5 x 1,93 A ≈ 0,97 𝐴 Arus maximum arah maju efektif (rms) yang dibolehkan untuk SCR C6 = 1,6 A. oleh karena itu SCR CGF dapat dipakai. b. Lihat gb. C untuk pulsa trigget 20/ μs VG = 0,5 V dan IG ≈ 0,01 mA Input arus trigger IT = IG + IRG IRG = VG/ RG IT = IG + VG/ RG = 0,01 mA + 0,5 V/ 1KΩ = 0,51 mA Tegangan Trigger = VG = 0,5 V Arus Trigger = IT = 0,51 mA c. SCR akan off bila IL dibawah IH Untuk SCR CGF IH = 1 mA ( lihat gambar c) Lihat gambar 2.2. (a) ei = VAK + IL RL ei = Tegangan Sumber saat IL = IH ei = I V + ( 1 mA x 15 Ω ) = 1,015 V SCR akan off bila ei dibawah 1,015 V
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 4
Laporan Praktikum 1.4.
2012/2013
Contoh I G + I2
R1
SCR
IG
D1
VAK
VG
R2 ei ~ I2
VL IRG
RL
RG
IL Gb. 2.4. a. Circuit Control Phasa 90° Menggunakan SCR Keterangan : Pada gambar 4.2.a arus trigger diambil dari supply arus bolak balik sumber melalui R1. Dioda D1 digunakan untuk pengaman gate SCR dari tegangan negatip sumber. - Bila R1 diatur dampai harga R nya kecil maka saat positip sumber berada pada anoda SCR, SCR ON. - Bila R1 diatur sampai harga R nya besar maka SCR akan off. - Bila R1 diatur pada pertengahan (antara Rkecil & R besar ) maka SCR akan On antara 0 sampai pertengahan puncak gelombang positif. Atau antara 0˚s/d 90˚. (lihat gambar 2.4 b)
90 °
90 °
Gambar 2.4.b bentuk gelombang pada beban RL(gambar 2.4 a) SCR on: ei = (I2 + IG) R1 + VD1 + VG +(I2 +IG)RL (I2+IG)R1=ei-VD1-VG-(I2+IG)RL 1 R1=(𝐼2+𝐼𝐺) [ei-VD1-(I2+IG)RL] LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 5
Laporan Praktikum
2012/2013
3.BAHAN & ALAT YANG DI BUTUHKAN
Sumber arus bolak – balik 0 – 110 V. Sumber arus searah 0 – 60 V . Digital multi meter ( 3 ) Multimeter Elavi ( 2 ) Oscilloscope double boem ( 1 ) Thyristor ( SCR ) Variable resistor 1MΩ Variable resistor 50 KΩ Dioda IN 60 Resistor 1000 Ω / 5 w ( 1 ) Resistor 10 Ω / 5 w ( 1 ) Resistor 1000 Ω / 0,5 w ( 1 ) Saklar 3A / 125 V ( 1 )
4.CIRCUIT
DIAGRAM IA
440 Ω 6V V 820 Ω
IG 9V
10 Ω 1KΩ
4.1.Modifikasi Rangkaian SCR Petunjuk pengukuran dengan oscilloscope. 1. INSENTY (pengatur kecerahan dilemahkan). 2. Posisi Sweep time / Div Oscilloscope pada X – Y Catatan
:
A1 &
V3 & A2
Pakai digital multimeter.
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 6
Laporan Praktikum L1
2012/2013
IA 440 ? / 5 W 0 – 60 V
Ch 2
N
VAK
F 100 K
IG
Ch1
IN60 10 ? / 5 W 500 K N
G
Gambar 4.2 Petunjuk pengukuran dengan oscilloscope. 1. Ch1 & ch2 bekerja sendiri-sendiri. 2. Posisi Sweep time / Div pada m second. Catatan :A1 &
A2 & V3 posisi digital multimeter.
5. PROBLEM. 5.1 Rangkaian gb.circuit diagram diatas. 5.2 Amati hasil pengukuran arus tegangan , kemudian isikan pada tabel. Gambarkan karakteristik SCR ( sesuai hasil pengukuran),karakteristik IAK terhadap VAK Dengan macam-macam variasi Arus gate. 5.3 Amati pergeseran titik (pada gb. 4.1.) pada layar oscilloscope kemudian gambarkan setiap pergeserannya. 5.4 Amati gb. Pada oscilloscope ch1 & ch2 (pada gb. 4.2.) kemudian gambarkan. 5.5 Sesuaikan gambar pada problem no. 5.2 (SCR dengan sumber DC) dengan gambar yang Tampak pada oscilloscope (problem no. 5.3). LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 7
Laporan Praktikum
2012/2013
5.6 Terangkan cara pengecekan baik atau rusaknya SCR dengan multimeter Sanwa cx 505 Sekaligus tentukan terminal Anoda,Katoda,dan gate. 5.7 Lihat gb. 2.4.a. Diketahui : supply teg AC = 30 V peak. RI = 15 Ω Tentukan : besar R1 untuk trigger SCR yang mana SCR mulai on antara 50 sampai 900 bila Ditentukan besar arus trigger = 10 µA dan tegangan gate = 0,5 V.
TABEL EVALUASI VS (volt)
IG = 0.5 mA
IG = 1 mA
IG = 1,5 mA
0 10
IA 0 1 mA
Vak 0 9,9
IA 0 1
Vak 0 9,9
IA 0 1
Vak 0 9,9
20
2 mA
19,9
2
19,9
2
19,9
30
3 mA
29,9
3
29,9
3
29,9
40
4 mA
39,9
4
39,9
4
39,9
50 60
5 mA 6 mA
49,9 60
5 6
49,9 60
5 6
49,9 60
IG = 2,2 mA IA Vak 0 1,8 0,7 mA 0,04 0,7 A 0,06 0,8 A 0,08 0,8 A 0,1 A 0,8 0,12 0,8 A
on
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 8
Laporan Praktikum
2012/2013
ANALISIS I G + I2
R1
SCR
IG
D1
VAK
VG
R2 ei ~ I2
VL IRG
RL
RG
IL Gb. 2.4. a. Circuit Control Phasa 90° Menggunakan SCR Keterangan : Pada gambar 4.2.a arus trigger diambil dari supply arus bolak balik sumber melalui R1. Dioda D1 digunakan untuk pengaman gate SCR dari tegangan negatip sumber. - Bila R1 diatur dampai harga R nya kecil maka saat positip sumber berada pada anoda SCR, SCR ON. - Bila R1 diatur sampai harga R nya besar maka SCR akan off. - Bila R1 diatur pada pertengahan (antara Rkecil & R besar ) maka SCR akan On antara 0 sampai pertengahan puncak gelombang positif. Atau antara 0˚s/d 90˚. (lihat gambar 2.4 b)
90 °
90 °
Gambar 2.4.b bentuk gelombang pada beban RL(gambar 2.4 a) SCR on: ei = (I2 + IG) R1 + VD1 + VG +(I2 +IG)RL (I2+IG)R1=ei-VD1-VG-(I2+IG)RL 1 R1=(𝐼2+𝐼𝐺) [ei-VD1-(I2+IG)RL] LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 9
Laporan Praktikum
2012/2013
JAWABAN PERTANYAAN
Gelombang pada beban VRL = VDC = 2,5 volt Vm = 16,5 x 5 = 8 volt VDC = VAV = Vm/2π (1+cosα) = 8/2.3,14 (1+cosα) = 8/6,24 (1+cos 45O) = 1,273 (1+0,7) VDC
= 2,164 volt
Berdasarkan praktek VDC = 2,5 volt sedangkan berdasarkan analisa VDC = 2,164 volt.
Gelombang pada VAK
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 10
Laporan Praktikum
2012/2013
Berdasarkan praktek = VRL = VDC = 0 volt Berdasarkan analisa = Vm = 3,2 x 5 = 16 volt VDC = VAC = Vm/2π (1+cosα) = 16/2.3,14 (1+cos 180o) = 2,54 (1+(-1)) = 0 volt
Gelombang pada Vgate Berdasarkan praktek = VRL = 6 volt Berdasarkan analisa = Vm = 17 volt VDC = VAC = Vm/2π (1+cosα) = 17/2.3,14 (1+cos 90o) = 2,7 (1+1) = 5,4 volt
LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 11
Laporan Praktikum
2012/2013
KESIMPULAN
SCR berfungsi sebagai saklar2. Melalui kaki (pin) gate memungkinkan SCR di trigger menjadi ON, yaitudengan memberi arus gate. Dengan memberi arus gate Ig yang semakinbesar dapat menurunkan tegangan breakover sebuah SCR. Dimana teganganini adalah tegangan minimum yang diperlukan SCR untuk menjadi ON3. Sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan walaupuntegangan gate dilepas atau di short ke katoda4.
ON,
untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat anoda-katoda turun dibawah arus Ih (holding current) dengan menurunkantegangan anoda-katoda ke titik nol
arus atau
Medan, 30 Januari 2013
RIZKY MULIA HARAHAP NIM 1005031037 LAB TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN
Page | 12