Semi Converter 1 Phasa

ANALISIS FAKTOR DAYA PENYEARAH SEMI CONVERTER SATU PHASA Golfrid Gultom Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan, Departemen Perindustrian R.I. [email protected]

Abstrak Thyristor adalah semikonduktor yang sangat efektif digunakan untuk aplikasi elektronika daya, salah satunya sebagai penyearah untuk pengaturan motor DC. Dalam penelitian ini dikombinasikan antara dioda dan thyristor sebagai penyearah yang sering disebut dengan semi converter. Analisa data dilakukan terhadap faktor daya semiconverter tersebut dengan α (sudut penyalaan thyristor) dari 0 sampai π diperoleh α = 20o memberikan faktor daya sebesar 0,93.

1. Pendahuluan Dioda dan Thryristor memegang peranan yang cukup penting di dalam pengendalian peralatan listrik terutama motor. Dalam hal ini dioda dan thrystor mengubah tegangan dan arus bolak-balik menjadi tegangan dan arus searah untuk diberikan ke motor DC seperti pada gambar 1. berikut

Gambar 1. Skema Pengendalian Motor DC

Tenaga listrik memegang peranan penting dalam industri. Seringkali bahwa tenaga listrik ini harus dikontrol terlebih dahulu sebelum diberikan ke beban. Sebagai contoh pada gambar 2. berikut adalah penyearah terkendali penuh dengan sumber 3 phasa.

Gambar 2. Penyearah Terkendali Penuh 3 Phasa

Penyearah terkendali penuh tersebut memakai 6 buah thyristor dimana akan diatur sudut penyalaan thrystor untuk memperoleh pengendalian yang diinginkan. Namun pengendalian dengan tipe ini mempunyai harga yang cukup mahal. Terdapat kombinasi yang memungkinkan antara dioda dan thyristor untuk dibuat menjadi suatu penyearah yang semi terkendali. Penyearah jenis ini sering disebut semi converter.

2. Semi Converter 1 Phasa Rangkaian semi converter ditunjukkan pada gambar 3 berikut

1

phasa

Gambar 3. Penyearah Semi Converter Satu Phasa

Arus beban diasumsikan kontinu dan bebas riak. Selama setengah siklus positif, thyristor T1 akan dibias maju. Apabila thyristor T1 dinyalakan pada ωt = α, beban akan terhubung dengan sumber tegangan melalui T1 dan D2 selama perioda α ≤ ωt ≤ π. Untuk perioda π ≤ ωt ≤ (π+ α), tegangan input adalah negative dan dioda freewheeling Dm akan dibias maju. Dm akan konduksi menyebabkan arus mengalir ke beban. Arus beban akan mengalir dari T1 dan D2 menuju Dm. Selama setengah siklus negatif dari tegangan input , thyristor T2 akan dibias maju, dengan sudut penyalaan T2 berada pada ωt = π + α, kondisi ini akan membias mundur dioda freewheeling Dm. Akibatnya dioda Dm akan off dan beban akan terhubung ke sumber tegangan melalui T2 dan D1. Pada gambar 4 berikut ditunjukkan daerah kerja converter, dimana tegangan dan arus mempunyai polaritas yang positif.

Gambar 4. Quadrant Penyearah Semi Converter Satu Phasa

Warta Teknologi Industri Vol. XIV, No.1 Juni 2009

Pada gambar 5. berikut ini ditunjukkan bentuk gelombang tegangan masukan, tegangan keluaran, arus masukan dan arus yang melalui T1,T2, D1 dan D2.

Tegangan rms keluaran adalah :

Komponen arus dapat dibuat dalam deret Fourier sebagai berikut :

dimana : = 0;

Maka : Gambar 5. Gelombang Masukan Pada Semi Converter Satu Phasa

3. Analisis Faktor Daya Semi Converter Pada penyearah semi converter 1 phasa, rata-rata tegangan keluaran dapat ditentukan dengan :

dengan : Nilai rms untuk komponen harmonisa ke-n pada arus masukan adalah :

Nilai rms arus fundamental : Vdc dapat bervariasi dari

ke 0 dengan

memvariasikan α dari 0 sampai ke π. Nilai maksimum rata-rata tegangan keluaran adalah Vdm =

Nilai rms arus masukan :

, dan tegangan keluaran ternormalisasi

adalah :

Warta Teknologi Industri Vol. XIV, No.1 Juni 2009

•

Faktor Daya (PF) :

• Analisis Faktor Daya dengan tegangan sumber 220 volt, frekuensi 50 Hz dan asumsi tegangan masuk adalah bebas riak dan untuk α dari 0 sampai ke π ditunjukkan pada tabel 1. berikut : No α Faktor Daya 1 0 0,90 (lagging) 2 10 0,92 (lagging) 3 20 0,93 (lagging) 4 30 0,92 (lagging) 5 40 0,90 (lagging) 6 50 0,87 (lagging) 7 60 0,83 (lagging) 8 70 0,77 (lagging) 9 80 0,71 (lagging) 10 90 0,64 (lagging) 11 100 0,56 (lagging) 12 110 0,47 (lagging) 13 120 0,39 (lagging) 14 130 0,30 (lagging) 15 140 0,22 (lagging) 16 150 0,15 (lagging) 17 160 0,08 (lagging) 18 170 0,03 (lagging) 19 180 0,00 (lagging)

Dioda dan thrystor dapat dikombinasikan membentuk suatu penyearah semi converter. Sudut penyalaan thyristor sebesar 20o merupakan sudut penyalaan paling optimum terhadap faktor daya, dengan faktor daya yang dihasilkan 0,93 (lagging)

5. Daftar Pustaka

1. Rashid,

Muhammad; Power Electronics, Prentice Hall, 2004 2. Sudirman, Kurniati; Analisis Perbandingan Penggunaan Tipe Penyalaan Kontrol Jarak Sama dan Sudut Sama Pada Penyearah Terkendali Tiga Phasa; Makara Teknologi, Vol. 11 No.2, November 2007 3. Aintablian, Hill; A New Single Phase AC to DC Harmonic Reduction Converter Based on the Voltage Doubler Circuit, Ohio University, 1994

Tabel 1. Faktor Daya Yang Dihasilkan Akibat Dari Sudut Penyalaan Thyristor (α)

Gambar 6. Grafik α vs Faktor Daya

Dari tabel.1. diperoleh faktor daya maksimum = 0,93 diperoleh untuk sudut penyalaan thyristor sebesar 20o.

4. Kesimpulan

Warta Teknologi Industri Vol. XIV, No.1 Juni 2009