PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA

1. Abstrak dan Tujuan.Praktikum Elektronika Daya ini terdiri dari percobaan – percobaan menggunakan

perangkat percobaan (experiment set) SCR atau Penyearah Terkontrol dilengkapi

dengan peragaan karakteristik operasi dan petunjuk percobaan dalam percobaan ini,

dicantumkan juga tujuan yang ingin dicapai sesuai tingkatannya dan dilengkapi pula

dengan diagram rangkaian titik uji (test point) yang diperlukan on / off (hidup / mati)

pada panel modul perangkat percobaan SCR terdiri dari 1 (satu) konsul ED 2060m

dan 9 modul yaitu :

1. Karakteristik SCR (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C).

2. Penyearah dan pengaturan fasa (Rectifier and Phase Control : Modul U –

5060B).

3. Trigger dan Kontrol (Trigger and Control 1 : Modul U – 5060C).

4. Trigger dan Kontrol 2 (Trigger and Control 2 : Modul U – 5060D).

5. Sirkit Kontrol Cahaya (Photo Controlled Circuit : Modul U – 5060E).

6. Pengisi Baterai Otomatis (Battery Auto Charger : Modul U – 5060F).

7. Inverter DC – AC (DC to AC Converter : Modul U - 50600).

8. Pengaturan Kecepatan Motor (Motor Speed Control : Modul U – 5060H).

9. Sirkit Pengaturan DC (DC Regulator Circuit : Modul U – 5060B).

2. Petunjuk Umum Untuk Perangkat Percobaan.Praktikum Elektronika Daya ini dibagi menjadi 3 tingkat (bagian) dan semuanya

terdiri daru 12 (dua belas) percobaan. Petunjuk Umum untuk percobaan ini sebagai

berikut :

1. Tentukan sumber tegangan bolak-balik (AC Supply) sebesar 110 Volt, hati-

hati tegangan selain ini menyebabkan electric shock.

2. Percobaan perangkat ED5060 menggunakan 220V AC, 50 ~ 60Hz fasa satu.

Namun setiap modul menggunakan 110V saja dan daya AC setiap modul

disuplay dan 100V konsul ED5060M.

3. Baca manual (petunjuk) dengan teliti sebelum percobaan dilakukan.

4. Persiapkan peralatan yang diperlukan dan atur setiap input (masukan) sesuai

Range (julat).

5. Sirkit beban dan modul adalah beban resistor internal. Tetapi beban eksternal

dapat dihubungkan sebagai tambahan dengan cara parallel dan nilai beban

eksternal sesuai dengan subjek percobaan. Beban tahanan internal 100V

AC : 10kΩ : tegangan rendah internal 1Ω.

6. Panel perangkat percobaan SCR peka terhadap panas, jangan dipasang

pada tempat yang mempunyai panas tinggi dan hati kontak dengan alat

solder.

7. Untuk percobaan yang baik, modul dipasang pada konsul (main frame) a.1

DC Motor dengan (tacho generator), lampu 10W resistor 200Ω, 300Ω, 400Ω

masing-masing 50W.

8. DC V-meter julat skala 50V, 150V.

AC DC V-meter julat skala 50V, 150V.

3. Karakteristik Dasar Thyristor. 3.1 Pendahuluan

Thyristor termasuk jenis semi konduktor terdiri dari lengkapan yang sangat

berguna. Jenis yang banyak dipakai yaitu : Silicon Controlled Rectifier (SCR), TRIAC

dan DIAC. Banyak penggunaan peralatan dengan komponen ini adalah untuk fungsi

lingkungan kecepatan dan keadalan spesifik yang tidak dapat dipenuhi oleh

lengkapan elektromekanik, karena penggunaannya untuk menggantikan lengkapan

elektromekanik bermacam-macam maka banyak karakteristik, terus dan parameter

perlu dipahami. Tujuaannya agar SCR, TRIAC dan DIAC dan digunakan dengan

baik sesuai dengan karakteristik Thyristor.

3.2 Dasar Penggunaan Thyristor

Pengoperasian PNPN dapat digantikan seperti 2 transistor seperti gambar 2

dibawah ini :

Hubungan 2 transistor aksi saling menghidupkan (regenerative) ketika sinyal

gate terjadi pada base transistor NPN, arus bocor normal sangat kecil sehingga hFE

dari umpan balik (feed back) kedua transistor lebih kecil dan pada hanya satu aja.

Keadaan ini seperti rangkaian dalam keadaan terbuka (OFF). Pulsa positif sesaat

pada gate akan membias transistor NPN dan juga menyebabkan transistor PNP

dalam keadaan bias , nilai hFE sementara akan menjadi lebih besar dari 1 (satu)

sehingga pasangan transistor menjadi jenuh. Arus melalui transistor cukup untuk

menahan hFE gabungan > 1 rangkaian tetap seperti semula dalam keadaan hidup

(ON) sampai keadaan mati (OFF) dengan mengurangi arus (IT) anoda ke katoda

dimana hFE gabungan < 1 sehingga regeneral terhenti. Arus anoda threshoid adalah

arus holding dan SCR.

3.3 Dasar Pengoperasian TRIAC Kontruksi TRIAC dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini fungsi utama TRIAC

mengatur daya bolak-balik pada rangkaian arus bolak-balik (AC).

Cara bekerja TRIAC dapat disamakan dengan 2 SCR yang dihubungkan

pararel secara berlawanan arah seperti pada gambar-3. Walaupun ada 2 gate

terpisah untuk SCR namun TRIAC menggunakan 1 gate dan dapat di tringger dari

salah satu gate. Dalam hal ini TRIAC dioperasikan dari 2 arah dan hakekatnya

adalah sama dalam arah forward atau blocking.

3.4 Dasar Pengoperasian DIAC.Kontruksi DIAC sama seperti “open base” transistor NPN di bawah ini :

Transistor 2 arah diatas memperlihatkan status blocking high impedans

sampai titik tegangan break over VBO mana masuk daerah resistans negative

karakteristik dasar DIAC seperti ini menghasilkan pulsa osilasi 2 arah dalam

rangkaian AC resistor-kapasitor, sehingga DIAC adalah 2 arah yang dipakai baik

secara ekonomi untuk pengaturan penyelaan (firing) TRIAC pada rangkaian control

fasa seperti lampu kedip (dimmer), kecepatan motor dll. Gambar-5 adalah rangkaian

AC sederhana menggunakan DIAC dan TRIAC dalam penggunaannya untuk

pengaturan fasa.

3.5 Metode Menghidupkan Thyristor.Ada 3 cara umum menghidupkan SCR agar hidup (on-state) sebagai berikut :

1. Penggunaan Sinyal Gate : Harus melebihi syarat IGT Thyristor yang dipakai

untuk SCR arah tunggal (unilateral device) sinyal ini harus positif ke masing-

masing polaritas katoda. Untuk 2 arah (bilateral device) TRIAC dapat

dihidupkan dengan sinyal gate pada salah satu polaritas meskipun

perbedaan polaritas mempunyai perbedaan persyaratan dari IGT dan VGT.

Karena DIAC tidak mempunyai gate metoda menghidupkan TRIAC.

2. Menghidupkan Dengan (Dv/dt) STATIC : Metoda ini berdasarkan dan

cepatnya kenaikan tegangan yang digunakan pada terminal anoda dan

katoda dan SCR atau terminal utama TRIAC. Secara alamiah kontruksi

thyristor menempatkan kapasitor junction kecil berada pada masing-masing

junction PN. Gambar-6 memperlihatkan bagaimana sejenis kapasitor internal

melekat pada gate thyristor tersebut ketika tekanan tegangan tiba-tiba terjadi

pada junction PN, maka arus pengisian akan mengalir dengan persamaan I =

C. (dV/dt). Ketika C. (dV/dt) bertambah besar atau sama dengan arus IGT dari

thyristor maka thyristor hidup. Dalam keadaan normal menghidupkan dengan

cara ini tidak merusak karena arus surja yang terbatas, umumnya

penggunaan rangkaian thyristor dirancang dV/dt static jala-jala pendek untuk

mengantisipasi kecepatan kenaikan tegangan.

3. Menghidupkan Dengan Tegangan Break Over : Metoda ini dipakai untuk

menyalakan DIAC. Walaupun dengan tegangan break-over dibolehkan untuk

SCR dan TRIAC namun metoda penyalaan ini tidak disarankan SCR dan

TRIAC arus naik ke suatu harga arus gate dalam titik kecil terlokalisasi yang

masih diijinkan sesuai syarat penyalaan melalui gate dalam titik kecil

terlokalisasi yang masih diijinkan sesuai syarat penyalaan melalui gate

thyristor. Jika terjadi penyalaan dengan cara ini maka ada pemanasan di

daerah kecil dan dapat membuat lengkapan silicon leleh atau rusak jika di /dt

akan kenaikan arus tidak dibatasi DIAC digunakan khusus untuk rangkaian

pengontrolan fasa, pada dasarnya memproteksi arus excessive (akibat)

break over selama penyalaan kapasitor tidak besar. Pada waktu DIAC

difungsikan sebagai zener, perlu pembataan arus.

4. Terminologi umum

4.1 istilah-istilah (Terminologi) ON STATE

Suatu keadaan thyristor mempunyai nilai resitans rendah, sebagai tegangan

rendah dan karakteristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan arus

rendah dan karateristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan arus (V/I)

dalam kwadran pensaklaran (switching quadrant).

ON STATE

Suatu keadaan thyristor mempunyai nilai resistant tinggi, bagian tegangan

rendah dan karakteristik dasar sesuai dengan prinsip hubungan tegangan

arus (V/I) berada antara titik asal (nol) dan titik break-over dalam kwadran

pensaklaran.

BREAK-OVER POINT

Beberapa titik pada karakteristik dasar hubungan tegangan-arus dimana

perbedaan resistans adalah nol dan tegangan dasar mencapai harga maksimum.

PRINCIPAL CURRENT (ARUS DASAR)

Besaran generic arus melalui kolektor junction.

Catatan : Arus melalui terminal-utama 1 dan terminal-utama 2 dan TRIAC atau arus

melalui anoda dan katoda SCR.

PRINCIPAL VOLTAGE (TEGANGAN DASAR)

Tegangan Antara Terminal

Catatan :

1) Dalam hal thyristor reverse blocking tegangan utama lebih besar dan

potensial katoda, dan disebut negative potensial katoda.

2) Dalam hal thyristor 2 arah, tegangan utama disebut positif ketika potensial

ketika anoda lebih besar dari potensial katoda, dan disebut negative ketika

potensial terminal 1.

4.2 Istilah Spesifik BREAK-OVER VOLTAGE (TEGANGAN BREAK-OVER, VBO)

Tegangan dasar pada titik break over

REPETITIVE PEAK OFF-STATE VOLTAGE (VDRM)

Nilai saat ini maksimum dan tegangan off-state yang terjadi pada thyristor,

transient voltage tetapi tidak termasuk seluruh non repetitive transient voltage .

REPETITIVE PEAK REVERSE VOLTAGE OFF ON SCR (VRRM)

Nilai sesaat maksimum dari tegangan reverse yang terjadi pada thyristor,

transient voltage tetapi tidak termasuk seluruh non repetitive transient voltage.

ON STATE VOLTAGE (TEGANGAN HIDUP, VT)

Tegangan dasar ketika thyristor dalam status / keadaan hidup (on state).

GATE TRIGGER VOLTAGE (TEGANGAN PENYALAAN GATE, VGT).

Tegangan gate yang diperlukan untuk menghasilkan arus trigger gate.

BREAK-OVER CURRENT (ARUS BREAK-OVER, IBO).

Arus dasar ketika titik break over.

REPETITIVE PEAK OFF STATE CURRENT (IDRM).

Nilai sesaat maksimum dan “arus off state” disebabkan penggunaan “repetitive peak

off-state voltage”.

REPETITIVE PEAK REVERSE CURRENT OFF AN SCR (IRRM).

Nilai sesaat maksimum dari “arus reverse” yang disebabkan penggunaan “repetitive

peak reverse voltage”.

ON STATE CURRENT (IT).

Arus dasar ketika thyristor dalam keadaan hidup (on state).

SURGE (NON REPETITIVE) ON-STATE CURRENT (IySM)

Arus keadaan hidup dalam selang waktu singkat dan bentuk gelombang khusus.

LATCHING CURRENT (ARUS MENGUNCI, IL).

Arus dasar minimum diperlukan untuk memelihara thyristor dalam keadaan segera

hidup (on-state immediately) setelah terjadi pensklaran (switching) dari mati ke hidup

dan sinyal kenyalaan (triggering signal) telah terlepas.

HOLDING CURRENT (ARUS HIDUP IH)

Arus dasar minimum diperlukan untuk memelihara thyristor dalam keadaan tetap

hidup.

GATE TRIGGER CURRENT (IGT)

Arus dasar minimum diperlukan untuk mensaklar thyristor dan keadaan mati ke

hidup.

PEAK GATE POWER DISSIPATION (PGAV)

Nilai daya gate rata-rata selama waktu perioda penuh yang dipakai antar gate dan

terminal utama-1 (katoda) untuk waktu tertentu.

AVARAGE GATE POWER DISSIPATION (GAV)

Nilai daya gate rata-rata selama satu perioda penuh yang dipakai antar gate dan

terminal utama-1 (katoda) untuk waktu tertentu.

CRITICAL RATE OFF RISE OFF OFF-STATE VOLTAGE (CRITICAL OR STATIC,

dv/dt).

Nilai minimum rata-rata kenaikan tegangan utama yang akan menyebabkan

pensaklaran dan keadaan mati ke keadaan hidup.

CRITICAL RATE OFF RISE OFF ON-STATE CURRENT (di/dt).

Nilai minimum rata-rata kenaikan arus keadaan hidup dimana thyristor dapat tahan

efek merusak.

CRITICAL RATE OFF RISE OFF COMMUTATION VOLTAGE OFF TRIAC

(COMMUTATING dv/dt).

Nilai minimum rata-rata kenaikan tegangan utama yang akan menyebabkan

pensaklaran dan keadaan mati ke keadaan hidup secara tiba-tiba mengikuti

Konduksi arus keadaan hidup dalam quadran berlawanan.

THERMAL RESISTANCE, JUNCTION TO AMBIENT (VθJA)

Perbedaan temperature antara junction thyristor dan ambient dibagi daya pakai

akibat perbedaan temperatur dalam kondisi keseimbangan ternal.

Catatan : Ambient didefenisikan sebagai titik temperatur tidak berubah sebagai

akibat pemakaian daya.

THERMAL RESISTANCE, JUNCTION TO CASE (RθJC)

Perbedaan temperatur antara junction thyristor dan penutup thyristor (case) dibagi

daya pakai akibat perbedaan temperatur dalam kondisi keseimbangan ternal.

5. Gating, Latching dan Holding Off SCR dan TRIAC

5.1 PendahuluanPenyalaan (gating), penguncian (latching) dan holding arus thyristor adalah

beberapa dari parameter penting. Parameter-parameter ini dan sehubungan

dengannya ditentukan apabila SCR dan TRIAC akan berfungsi dengan baik dalam

bermacam-macam penggunaan rangkaian. Tujuan dari pemakaian catatan ini

memperlihatkan pemakai SCR dan TRIAC bagaimana parameter ini berhubungan

satu dengan yang lainnya, sehingga cara operasinya dapat dipilih terbaik.

5.2 Penyalaan SCR dan TRIAC Ada 3 cara menswitch thyristor keadaan status hidup :

(1) Memakai sinyal gate yang sesuai

(2) Melampaui karakteristik static dv/dt thyristor

(3) Melampaui titik tegangan break over

Untuk maksud penggunaan hanya pemakaian sinyal gate yang sesuai akan

dijelaskan dalam catatan ini. Sinyal gate harus melampui IGT dan VGT yang

diisyaratkan thyristor. IGT (arus trigger gate) harus melampaui IGT dan VGT yang

disyaratkan thyristor. VGT (arus trigger gate) didefiniskan arus minimum thyristor yang

diisyaratkan thyristor. IGT (arus trigger gate) didefenisikan arus minimum thyristor

yang diisyaratkan untuk menswitch thyristor dari status mati ke hidup. VGT (tegangan

trigger gate) didefinisikan tegangan yang disyaratkan untuk menghasilkan arus

trigger arus trigger gate.

SCR (lengkap satu arah) membutuhkan sinyal gate positif, dengan akibat

berpengaruh pada polaritas katoda. Gambar-7 memperlihatkan arus mengalir pada

sebagaian penampang chip SCR. Untuk mengunci SCR hidup, arus anoda ke

katoda (IT) harus melebihi arus pengunci (IL) yang disyaratkan. Sekali arus IL

mengunci hidup, maka SCR akan tetap hidup sampai dimatikan ketika arus anoda

ke katoda berada dibawah ini arus hidup (Holding Current, IH) yang disyaratkan

TRIAC (alat dua arah) dapat dihidupkan melalui gate dengan satu salah polaritas

sinyal gate, namun demikian perbedaan polaritas mempunyai beda persyaratkan

dari IGT dan VGT. Gambar-8 berikut ini memperlihatkan mengalir dari chip TRIAC

dalam berbagai modus penyalaan berdasarkan modus cara penyalaan, TRIAC

dapat dinyalakan dari 4 (empat) kwadran dasar modus penyalaan yang diperlihatkan

pada gambar-9 pada umumnya penyalaan TRIAC dilakukan dalam kwadran I dan II

dimana, suplai gate disinkronkan dengan terminal utama suplai daya, misalnya :

gate positip, MT2 positip, gate negatif MT2. Kepekaan (sensitivitas) paling optimum

gate TRIAC dicapai ketika bekerja pada kwadran I dan III hal ini disebabkan

kontruksi dalam chip thyristor. Jika operasi kwadran II dan III dimana suplai gate

negatif masing-masing dengan terminal utama disuplai AC. Kepekaan gate kwadran

I dan II, hamper sama walaupun pada kwadran II dan III mempunyai kepekaan arus

pengunci terendah. Namun demikian untuk TRIAC mengunci hidup dalam kwadran II

sukar jika suplai arus terminal utama terlalu

Kecil. Table pada gambar-10 memberi pengertian terbaik bagaimana modus

penyalaan berhubungan dengan setiap arus yang disyaratkan menyalakan gate

TRIAC. Kwadran IV mempunyai kepekaan site terkecil dari keempat kwadran.

Rangkaian penyalaan pada kwadran I dan IV dipakai dalam penggunaan khusus

Contoh untuk TRIAC 4 Amper, jika IGT (I) = 13mA

Maka IGT (III) 13mA

IGT (IV) 50mA

Arus trigger gate tergantung pada temperatur seperti yang dilihatkan pada gambar-

11. Thyristor menjadi tidak sensitive dengan menurunya temperatur, demikian pula

sebaliknya. Untuk penggunaan pada temperatur rendah, arus suplai pada gate

harus diturunkan pada sedikitnya 2 (dua) sampai 8 (delapan) kali arus trigger gate

yang disyaratkan pada 250 C. pada kenyataannya factor ini bervariasi tergantung

jenis thyristor dan temperatur sekitarnya.

Contoh untuk TRIAC 10Amper, jika IGT (I) = 10a pada 250C maka IGT (II) = 20Ma

pada-40 0C dalam pemakaian dimana di/dt tinggi, surja tinggi dan menghidupkan

sangat cepat maka arus alat. Gate harus naik tajam (kenaikan waktu 1µs) dan paling

sedikit dua kali IGT atau lebih tinggi minimum sinyal dengan waktu 3µs. namun jika

besarnya aus pengerak gate sangat tinggi maka waktu harus dibatasi untuk

menghindari dan

Ovestress (melebihi batas penyerapan daya) gate junction

5.3 Arus Penguncian SCR dan TRIAC Arus penguncian (IL) didefenisikan sebagai arus dasar minimum yang dibutuhkan

untuk memelihara dalam keadaan status hidup sesaat setelah pensaklaran dari mati

ke hidup dan sinyal penyalaan tidak ada arus penguncian dapat lebih dipahami

seperti gejala relai mekanik “pick-up atau “full in” dari relai mekanik. Gambar 12. 1

dan 12.2 memperlihatkan gejala penguncian pada contoh thyristor. Dalam gambar

12.1 thyristor tidak jadi hidup seteloha pengerak gate lepas karena ketidakcukupan

arus dasar karena lebih rendah dan pada arus pengunci diperlukan.

GAMBAR

Perlihatkan pada gambar-12.2 bahwa alat tetap hidup untuk setengah

gelombang sampai dengan arus dasar jatuh dibawah level arus holding.

Hal yang sama ketika menyalakan gate, arus mengunci diperlukan TRIAC tidak

sama untuk setiap kwadran. Definisi modus mengunci kwadran adalah sama seperti

modus menyalakan gate, gambar-8 & 9 dapat digunakan untuk menjelaskan dengan

baik tentang modus mengunci kwadran gambar-13

Memperlihatkan perbedaan modus mengunci kwadran dan hubungannya dengan

kwadran lainya. Dalam penjelasan terdahulu kwadran II mempunyai kepekaan arus

terkecil terhadap kwadran lain.

Gambar-13 tabel perbedaan penguncian kwadran TRIAC contoh untuk TRIAC 10

Amper, jika IGT (I) = 12Ma

Maka IGT (II) = 48Ma

IGT (III) = 9.6Ma

IGT (IV) = 8.4Ma

Arus mengunci tergantung berapa temperatur selebih besar dibandingkan dengan

arus tigger gate DC. Dengan menggunakan persyaratkan temperatur rendah, harus

tersedia arus utama (arus anoda) yang cukup untuk menjamin thyristor terkunci. Dua

hal spesifik menguji keadaan pengunciaan adalah penggerak gate dan arus utama

cukup waktunya. Artinya lamanya selang waktu menggerakan gate dapat

mempertinggi nilai arus penguncian.

5.4 Arus Holding SCR dan TRIACArus holding (IH) didefinisikan arus utama minimum diperlukan untuk memelihara

keadaan tetap hidup pada thyristor. Seperti pada kontrak relai mekanik arus

holding dapat digambarkan sebagai level menutup kontak (drop out) atau

membuka kontak (must release). Gambar-12.2 memperlihatkan urutan

penyalaan (gate), penguncian. Akan tetapi sensitivitas akan mendekati nilai arus

holding dan pada nilai arus pengunci. Arus holding tidak tergantung terhadap

penyalaan dan penguncian, tetapi alat harus mengunci penuh sebelum batas

arus holding dapat ditentukan.

GAMBAR

Contoh untuk TRIAC 10 Amper, jika IH (+) = 10ma

Maka IH (-) = 14ma

Modus arus holding thyristor sangat tergantung pada polaritas tegangan terminal

utama. Gambar-14 memperlihatkan bagaimana modus arus holding dan negative

TRIAC tergantung satu dengan lainnya.

Contoh untuk TRIAC 10Ma, kika IH (+) 10ma pada 250C maka IH (-) 7,5 Ma pada 650C

arus holding juga tergantung dan temperatur seperti halnya penyalaan dan

penguncian, lihat pada gambar-15. Perlihatkan bahwa arus mula status hidup

200ma menjamin thyristor mengunci sebelum arus holding terukur. Juga perhatikan

pada temperatur rendah disyaratkan arus utama (arus anoda) dipenuhi untuk

menjaga thyristor tetap dalam keadaan hidup. Arus holding minimum dan maksimum

boleh dispesifikasikan penting, tergantung pada penggunaannya. Arus holding

maksimum juga harus dipertimbangkan jika thyristor berada dalam keadaan arus

utama (anoda) yang rendah. Misalnya arus holding minimum harus dipertimbangkan

jika lengkapan mati dalam keadaan arus utama rendah.

I. PRAKTIKUM DASAR PENYEARAH TERKONTROL (SCR)PERCOBAAN – 1.1 : KARAKTERISTIK OPERASI DENGAN RANGKAIAN

TEGANGAN SEARAH (DC)I. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari karakteristik dan cara menghidupkan / mematikan SCR (trigger

turn-on dan turn off).

2. Perkiraan julat (range) penggunaan SCR

II. Peralatan Yang Dipakai

1. Konsul (kotak) ED – 5060 M

2. Modul U – 5060 A

3. Avometer 1 buah

III. Pelaksanaan & Prosedur Percobaan

III.1 Rangkai Percobaan Rangkaian percobaan karakteristik operasi SCR dengan serah sesuai dengan

modul 5060 A. seperti gambar di bawah ini.

III.2 Pendahuluan Dalam percobaan ini akan diperagakan karateristik operasi menghidupakan

(Turn-On) antara arus gate dan anoda-katoda dan dinaikan secara bertahap dari

kondisi mati (Turn-Off). Amati nilai tertentu dari arus gate ketika SCR tumon. Sekali

SCR hidup maka SCR tidak akan mati walaupun arus gate dikurangi. Peran

rangkaian DC disini sebagai kunci mengoperasikan SCR.

Dengan percobaan ini dipelajari bagaimana cara mematikan SCR.

Catatan : Sekali menyala, penunjuk meter arus gate terbalik. Untuk ini pengamatan

nilai arus A-meter harus sebelum SCR hidup.

III.3 Prosedur Percobaan 1. Saklar sumber utama konsul ED – 5060 M, keadaan terbuka (Turn-Off).

2. Keluaran (output) DC dari ED – 5060 M dihubungkan ke terminal masuk 0

– 20 volt U – 5060 A.

3. Buka S2 pada U – 5060 A dan masukan saklar daya konsul putar tombol

berlawanan arah jarum jam pada angka terendah sehingga tegangan DC

keluaran pada 0 volt.

4. Tentukan switch S2 dari U – 5060 A pada posisi DC 0-20 V.

5. Putar pengatur arus gate R1 berlawanan arah jarum jam sehingga posisi

minimum

6. Hubungan V-meter pada terminal beban (J1-J2)

7. Hubungan A-meter DC antara terminal beban J4-J5

8. Hidupkan (Turn-On) saklar 10 V saklar S4 (pada posisi atas)

9. Atur tegangan keluar DC sekitar 10 V, lalu masukan S2

10.Atur R1 perlahan searah jarum jam agar arus gate naik. Catat nilai arus

gate ketika V-meter beban menunjuk ke angka hamper sama dengan

tegangan DC yang digunakan. Lihat catatan.

11.Untuk mengubah keadaan SCR dari hidup ke mat, lakukan percobaan

dibawah ini dengan hati-hati.

(1) Atur R1 berlawanan jarum jam sehingga arus gate sekecil mungkin.

(2) Matikan (Turn-Off) S4 (pada posisi bawah).

(3) Matikan S2, lalu hidupkan lagi.

Perlihatkan saat SCR mati antara langkah (1) s/d (3) di atas.

12. Arus gate tergantung keadaan S2, jika S4 ditutup maka SCR Hidup.

13.Matikan / buka (Turn-Off) S4.

14.Tekan tombol / switch S3 sesaat. Amati V-meter bahan, periksa arus

beban mengalir atau tidak.

15.Ubah tegangan masuk DC menjadi : 4 V, 8V, 12V, 16V dan 20V catat nilai

arus gate ketika SCR dinyalakan (ditriger) dengan tegangan berbeda.

16.Setelah menghidupkan SCR, turunkan secara bertahap tegangan masuk

DC antara anoda-katod sekali tegangan diturunkan menjadi 0V

IV. Pengolahan Data Pengamatan Catat : Arus gate (IG) Tegangan beban (VB) dan tegangan sumber DC yang

digunakan (VDC), dalam tabel dibawah ini.

No IG (Amp) VB (Volt) VDC (Volt) KET1.

2.

3.

4.

5.

V. Tugas1. Ketika SCR dinyalakan, dengan bagaimana hubungan arus gate dan

tegangan anoda – katoda?

2. Jelaskan cara mematikan SCR!

3. Apa kesimpulan saudara dari percobaan ini?

PERCOBAAN-2 : MENENTUKAN KARAKTERISTIK OPERASI DENGAN RANGKAIAN TEGANGAN BOLAK-BALIK (AC)

I. Tujuan Percobaan 1. Mempelajari bagaimana cara kerja SCR sebagai reftifer penyearah

2. Mempelajari bagaimana reftifer yang besar dihidupkan atau dimatikan

dengan mengontrol arus gate yang relatif kecil

II. Peralatan Yang Dipakai1. Konsul (kotak) D-5060M

2. Modul U-5060A III. Pelaksanaan & Prosedur Percobaan

III.1 Rangkaian Percobaan Rangkaian percobaan karakteristik penyearah dengan SCR dalam rangkaian

tegangan bolak-balik (AC) seperti gambar di bawah ini

GAMBAR

III.2 Pendahuluan Dalam percobaan ini, SCR dihubungkan sebagai penyearah setengah

gelombang yang dipakai sebagai sumber arus beban DC. Arus gate hanya mengalir

untuk setengah perioda positif D1, artinya anoda-katoda SCR hidup hanya untuk

setengah perioda tegangan bolak-balik (AC) pada fasa yang sama. Sebagai

tegangan masuk AC, jika arus gate tidak mengalir SCR akan dimatikan (dan

tegangan masuk AC, jika arus gate tidak mengalir SCR akan dimatikan (dan

keadaan nyala) yaitu tepat ketika tegangan anoda-kanoda berbalik arah atau

tegangan berubah ke 0V. ada perbedaan dengan sirkit DC, SCR dalam sirkit AC

Selalu dihidupkan waktu setengah perioda positif dan dimatikan sewaktu setengah

perioda negatif dengan demikian gate SCR selalu ternyalakan (retriggered) kembali

setiap perioda.

III.3 Prosedur Percobaan 1. Saklar sumber utama konsUL ED-5060M dalam keadaan terbuka (Turn-

Off) dan hubungkan sumber tegangan AC 100V masuk ke terminal U-

5060A untuk catu daya.

2. Siapkan oscilloscope dua channel, probe channel akan dihubungkan ke J2

dan J3 (Grnd) dan probe channel yang lain akan dihubungkan ke J5 & J3

(Grad).

3. Matikan S2 dan tentukan S1 pada 20V AC. Hidupkan saklar konsul.

4. Putar pengatur arus gate R1 pada minimum berlawanan arah jarum jam

5. Hidupkan S4 (pada posisi ke atas).

6. Hubungkan DC V-meter pada ujung terminal beban (J1-J2).

7. Hubungkan jumper code atara J4-J5.

8. Hubungkan probe oscilloscope antara J5 & J3 Hubungkan Grnd ke J3 dan

masukan vertical ke J5.

9. Hubungkan masukan vertikal probe yang satu lagi ke J2. Hubungkan Grnd

ke J3.

Perhatian I : Ssebelum menghubungkan oscilloscope, atur masukan

vertikal, vertikal in-put attenuartor sesuai dengan tegangan masuk pilih

tinggi gelombang (vertikal sweep time) secukupnya agar mudah didapat

pengamatan bentuk gelombang karena pengukuran AC 60 Hz fasa

tunggal. Khususnya Grnd dari probe tiap channel harus terhubung pada

posisi yang sama. Jika kawat Grnd porbe terhubung pada posisi berbeda

maka tegangan yang ada berbeda hubungan tititk Grnd dihubung singkat

dengan kawat lain.

10. Hidupkan sumber oscilloscope dan masukan S2.

11.Amati dab catat bentuk gelombang pada R2 (J5-J3) dan antara anoda-

katoda SCR (J2-J3) dengan mengatur secara bertahap R1 berlawanan

arah jarum jam.

12.Amati dan catat bentuk gelombang pada R2 dan SCR ketika SCR

ditrigger. Pada ketika ini V-meter pada beban (J1-J2) akan menunjuk 20V.

13.Matikan S4 dalam keadaan SCR hidup dan diperiksa jika SCR mati.

GAMBAR

PERCOBAAN-1.3 : PENGATURAN FASA DAN PENYEARAH (PHASE CONTROL AND RECTIFICATION EXPERIMENT)

I. Tujaun Percobaan1. Memahami prinsip dan kerja pengatur fasa dalam sirkit AC.

2. Mempelajari penggunaan pengatur fasa.

3. Mempelajari bekerjanya penyearah gelombang penuh. II. Peralatan Yang Dipakai

1. Konsul (kotak) ED-5060M.

2. Modul U-5060B (Rectifier and phase control).

3. Oscillioscope dual trace (dua channel). III. Pelaksanaan & Prosedur Percobaan

III.1 Rangkaian Percobaan

GAMBAR

GAMBAR

III.2 Pendahuluan Umumnya tegangan AC fasa tunggal berubah nilai positif / negatif sesuai

periode waktu gelombang sinus. Pada tegangan AC lainnya, rata-rata daya beban

berubah mengikuti penyalaan awal titik fasa (turn-on phase point). Pada SCR mati

(turn-off) setiap sudut fasa 1800 jika sekali saja dimatikan. Jadi tidak mungkin arus

beban mengalir terus kecuali ada penyalaan gate. Penyalasan ini (continual

triggering) harus dilakaukan pada sudut fasa yang sama untuk frekwensi tegangan

AC. Pada penyearah setengah gelombang dengan SCR penyalaan kembali

(retriggering) terjadi setelah setengah periode. Tetapi untuk penyearah gelombang

penuh penyerah menggunakan dua (2) atau lebih SCR, penyalaan dalam satu

periode diperlukan setiap setengah periode (+) dan setengah periode (-). Dalam

sirkit percobaan diode D1-D4 adalah penyearah gelombang penuh 60 Hz dan

menggunakan UJT sebagai pembangkit sinyal trigger setiap periode (+,-) atau 120

kali per detik. Osilasi UJT sebagai pembangkit sinyal trigger setiap periode (+,-) atau

120 kali per detik. Osilasi UJT dihasilkan oleh komposisi VR, C1 dan UJT.

Membangkitkan pengaturan variasi besar sudut penyalaan pada r3 dengan control

oleh besarnya VR1.

III.3 Prosedur Percobaan 1. Saklar sumber utama konsul ED-5060M, keadaan terbuka (Turn-Off) dan

hubungkan sumber tegangan AC 100V masuk ke terminal U-5060B.

2. S1 pada U-5060B dalam keadaan terbuka dan masukan S2.

3. Probe CH-1 oscilloscope dua channel dihubungkan ke beban dan Grnd ke

J2 atau J7 dan probe CH-2 di hubungkan ke J6 dan J7 (Grnd).

Perhatian ! Guanakan probe oscilloscope dengan 10 : 1, pastikan

hubungkan kawat bumi ke J7 hubungkan DC V-meter pada beban.

4. Putar VR1 penuh berlawanan arah jarum jam.

5. Hidupkan saklar daya konsul dan masukan S1.

6. Atur oscilloscope agar didapat gambar dengan bentuk gelombang cukup

baik.

7. Catat variasi beberapa sudut hantar pada bentuk gelombang keluar

dengan memutar control fasa VR1 secara bertahap searah jarum jam

(missal 00, 900, 1800, 2700,….dst).

8. Amati dan catat bentuk gelombang keluar pada beban dalam keadaan S2

dimatikan (turn-off).

9. Lepaskan V-meter dari beban dan hubungkan lampu pada konsul ED-

5060M. amati dan catat sudut hantar pada bentuk gelombang dan

terangnya cahaya lampu.

10.Bandingkan dan gambar sket bentuk gelombang 100V AC dengan bentuk

gelombang beban pada keadaan berbeda : menghidupkan S2 dan

mematikan S2.

11.Bandingkan dan gambar sket bentuk gelombang 100V AC dengan bentuk

gelombang pada R3.

IV. Pengolahan Data Pengamatan

Posisi VR 00 dan SCR atau S2 dimatikan turn-off

V. Tugas 1. Catat hubungan sudut hantar missal (missal 00, 900, 1800, 2700,….dst).

2. Catat hubungkan sudut hantaran dengan R3, bentuk gelombang.

3. Amati dan gambar bentuk gelombang keluar pada beban dalam keadaan

S2 dimatikan (turn-off).

4. Sebutkan komponen peralatan ini yang menentukan time konstan

kelambatan pulsa trigger. Jelaskan mengapa SCR selalu ditrigger dengan

fasa konstan?

5. Besarnya pulsanya trigger bertambah sesudah SCR dihidupkan dan ketika

sudut hantar membersar

Channel 1 Volt/DivTime/Div

Channel 2 Volt/DivTime/Div

Channel 1 Volt/DivTime/Div

Channel 2 Volt/DivTime/Div

6. Gambar sket dan jelaskan hubungan antara frekwensi keluar trigger dan

sudut hantar SCR 1 & SCR 2.

7. Jelaskan mengapa ketika S2 terbuka, gambar di beban tampil setengah

gelombang.

8. Jelaskan hubungan antara perbedaan time-konstan dari VR1 & C1 dan

sudut hantar pada beban.

9. Apa yang anda disimpulkan dari percobaan ini.

GAMBAR

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYAII. PRAKTIKUM RANGKAIAN GATE PENYEARAH TERKONTROL (SCR)

PERCOBAAN 1 : JENIS BUKA-TUTUP RANGKAIAN TRIGGER SENDIRI

I. Tujuan Percobaan :1. Mempelajari bagaimana SCR dihidupkan dan dimatikan oleh control

terisolasi.

2. Percobaan cara trigger menggunakan transformator jenuh (saturable

transformer). II. Peralatan Yang Dipakai

1. Konsul (kotak) ED-5060M

2. Modul U-5060C (Trigger by saturable reactor)

3. Oscilioscope

III. Pelaksanaan & Prosedur Percobaan : III.1 Rangkaian Percobaan

Rangkaian percobaan menghidupkan dan mematikan dengan penyalaan

sendiri (self trigger) sesuai dengan modul U-5060C, seperti gambar dibawah ini.

GAMBAR

III.2 Pendahuluan Pada gambar 2.1 trafo jenuh terhubung parallel dengan gate SCR. Jika

sekunder trafo T1 menjadi penuh, maka reaktrans turun mendekati 0. Tetapi jika

tidak jenuh reaktans tak terhingga SCR hidup, karena arus bias yang mengalir

melalui R1, R2 dan D2 arus ini juga mengalir ke gate SCR. Dengan demikian SCR

tidak dapat

Hidup jika jenuh dan nilai reaktans kecil, sebab arus bias R1, R2 dan D2

mengalir di belitan sekunder T1 coba jelaskan karakteristik operasi transformator

jenuh. Ketika pulsa (-) terjadi pada masukan primer T1 maka T1 akan jenuh. Pada

waktu arus jenuh mengalir di sekunder, T1 akan berada dalam keadaan jenuh tanpa

masukan sinyal T1, karena dalam keadaan terkunci. Ketika pulsa (+) terjadi pada

masukan primer T1 yang jenuh, T1 akan reset seketika ke keadaan normal dan

kondisi jenuh dan reaktans sekunder besar. Rangkaian ini digunakan untuk

mengontrol arus pulsa control primer dan T1 secara beban dengan perbandingan

belitan primer dan sekunder.

III.3 Prosedur Percobaan 1. Saklar sumber utama konsul ED-5060M dalam keadaan terbuka (turn-off)

dan hubungkan sumber tegangan AC 100V masuk ke terminal U-5060C.

2. S1 terbuka dan hubungkan oscilloscope ke J3 dan J4.

3. Hidupkan konsul dan atur tegangan DC 20V.

4. Hubungkan lampu pada konsul sebagai beban dan masukan saklar s1. Jika

lampu menyala berarti dalam keadaan tidak jenuh dan T1 juga dalam

keadaan tidak jenuh.

5. Jika T1 dalam keadaan tidak jenuh, hubungkan polaritas (+) DC 20V ke

polaritas (+) sinyal masuk secara seketikan dan lepaskan hubungkan ke (-),

amati nyala lampu.

6. Sekarang hubungkan polaritas (+) sumber DC ke polaritas (-) sinyal masuk

secara seketika dan lepaskan. Hubungkan (-) dan sumber DC ke (+) dan

sinyal masuk. Periksa bahwa lampu tidak menyala.

7. Pada tahap butri 5 dan 6, amati dan gambar sket bentuk gelombang sesaat

ketika SCR dihidupkan dan dimatikan.

GAMBAR

PERCOBAAN RANGKAIAN PENYALA DIAC(TRIGGER CIRCUIT BY THE DIAC)

I. Tujuan Percobaan :1. Mempelajari bagaimana DIAC digunakan sebagai diode dua-arah,

penggunaannya sebagai elemen saklar control TRIAC gelombang

penuh.

2. Memperkirakan seberapa banyak penggunaannya.

II. Peralatan Yang Dipakai 1. Konsul (kotak) ED-5060M

2. Modul U-5060D (Gate sirkit dengan DIAC)

3. Osilator dua jejak (Dua trace oscillator)

III. Pelaksanaan & Prosedur Percobaan III.1 Rangkaian Percobaan Rangkaian percobaan sirkit UJT untuk menghasilkan pulsa osilasi untuk

penyalaan sesuai dengan Modul U-5060M seperti gambar di bawah ini.

GAMBAR

III.2 Pendahuluan Gambar III.1.1 adalah dasar pengatur fase gelombang penuh. Terdiri dari hanya

4 elemen utama dan VR1 dan C1 adalah elemen pengontrol fasa. Jika tegangan

yang pakai pada C1 mencapai tegangan break over VBR dan DIAC maka pengisian

Muatan pada C1 sebagian melimpah ke gate TRIAC. Pulsa Trigger, TRIAC ini

dalam keadaan bekerja selama setengah akhir perioda. Operasi ini juga terjadi pada

1800 pada fasa AC. Kesimpulan, TRIAC menghidupkan dan mematikan pengoperasi

tegangan balik gelombang penuh tegangan C1 tersisa dibawah tegangan minimum

menghidupkan DIAC dan mulai pengisian balik dan titik setengah gelombang jika

beban dihubungkan ke sumber dan TRIAC dalam keadaan hidup. Jika VR1

dikurangi secara bertahap, tegangan C1. Tegangan awal untuk mengisi C1

bertambah hal ini untuk mengembalikan polaritas. Dalam hal ini disebut efek

hyterisis. Setelah hidup pertama dengan pengurangan VR1 bertahap, tegangan C1

menjadi lebih kecil dari pada tegangan DIAC. Selanjutnya tegangan sumber ke

beban bertambah dengan cepat karena sudut hantar membesar lebih cepat dari

pada menghidupkan pertama. Gejala imi disebut “efek snap on”. Tetapi beban

dihubungkan langsung TRIAC, efek ini dikurangi. Daya disuplai ke rangkaian control

hanya jika TRIAC dalam keadaan hidup, sehingga terjadi safe control jika resistans

VR1 dikurangi di bawah beberapa kΩ. DIAC rusak. Resistor harus dihubungkan

antara J2-J3 adalah 10 kΩ. dengan ini julat pengatur fasa dikurangi dan juga nilai

maksimum beban dibatasi.

III.3 Prosedur 1. Saklar sumber S1 dalam keadaan terbuka (turn-off) dan hubungkan konsul

ED-5060M ke sumber tegangan AC 100V. hubungkan kabel jumper antara

J1 dan J3.

2. Hubungkan masukan CH-1 oscilloscope ke J4 dan CH-2 ke J5. Dan

hubungkan semua kawat tanah probe channel ke J6.

3. Putar VRI berlawanan arah jarum jam sampai posisi minimum.

4. Masukan S1 dan atur oscilloscope agar menampilkan gambar bentuk

gelombang cukup baik.

5. Dengan mengatur VR1 ke arah jarum jam secara bertahap dan amati bentuk

gelombang C1 dan bentuk gelombang masuk gate TRIAC dan bandingkan

masing-masing fasa dan gambarkan!

6. Hubungkan masukan CH-1 oscilloscope ke J2 untuk menampilkan bentuk

gelombang sumber daya dan bandingkan serta gambar sket beda fasa

antara bentuk gelombang sumber daya AC dengan bentuk gelombang C1.

7. Hubungkan masukan CH-2 oscilloscope ke J4, bandingkan serta gambar

sket bentuk gelombang sumber daya AC dengan fasa pulsa trigger dari gate

TRIAC.

Perhatian! : gunakan probe 10:1 dan semua kawat pembumian harus

dihubungkan ke J6.

8. Lepas hubungan kawat jumper antara J1-J3 dan hubungkan 5kΩ antara J2-

J3.

9. Dalam keadaan tahap-8 diatas, ulangi percobaan dan tahap-4 ke tahap 8 dan

gambar sket resultan.