Sumber Tegangan Tinggi

Arus SearahGREDI ARGA PRASETYA (13041066)

Rangkaian Yang Dipakai Sebagai Sumber Tegangan Tinggi Searah1

Bentuk Rangkaian Penyearah2

Rangkaian Villard3

Rangkaian pengganda tegangan greinacher4

Rangkaian Penyearah Diberi Beban6

Rangkaian penyearah bertingkat susunan kaskade5

Tegangan Tinggi Arus Searah

• Tegangan tinggi arus searah biasanya dipakai untuk penyelidikan pada fisika dan fisika terapan laboratorium untuk menyelidiki sifat isolasi dari kabel atau kapasitor.

• Tegangan ini juga dipakai untuk X-Ray dan juga untuk preciprotor dari publikasi LE.C. Maka nilai dari tegangan ini V diturunkan dari fungsi tersebut, yaitu:

Dimana :

T = Periode waktu dimana f = 1/T

F = frekuensi gelombang

Rangkaian Yang Dipakai Sebagai Sumber Tegangan Tinggi Searah

• Sebagai alat untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah dipakai alat penyearah yang menggunakan semi konduktor.

• Semi konduktor ini ada yang terbuat dari selenium, germanium atau silikon yang masing-masing mempunyai kemampuan menghasilkan arus dan tegangan sendiri, karena itu untuk pemakaian di laboratorium di mana hanya diperlukan arus yang kecil (mA) maka biasanya dipilih selenium.

• Semi konduktor ini dapat disusun sehingga tahan sampai ratusan kilo volt (tidak menggunakan grading kapasitor).

Bentuk Rangkaian Penyearah

Bentuk Gelombang Penyearah Setengah Gelombang Tanpa

Kapasitor Pelicin

Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang

Bentuk Gelombang Penyearah Setengah Gelombang Dengan

Kapasitor Pelicin

V = V.ΔV = (Vmax – nV1) – Kig

Dimana :Vmax = V2, V1 = (0.6 s/d 1.2 V)

12

Bentuk Rangkaian Penyearah

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

3

Bentuk Gelombang Penyearah Gelombang Penuh

Pada waktu gelombang tegangan bernilai positif (1/ 2 cycle yang pertama), diode D, meneruskan arus, dan kapasitor C diberi muatan dan bila gelombang mencapai nilai negatif (L /2 cycle kedua) diode D, meneruskan arus dan D, tidak mengalirkan dan kapasitor C diberi muatan. Besarnya ripple pada rangkaian ini lebih kecil dari pada rungkaianlz gelombang, karena itu dV tergantung pada:1. Frekuensi tegangan;2. Konstanta waktu R,, C;3. Reaktansi dari transformator

Rangkaian Villard

Rangkaian Villard

Bentuk gelombang Vilard

Pada rangkaian ini tegangan output diambil dari titik jepitan yang terdapat pada diode D. Tegangan diode ini bernilai antara 0 sampai dengan 2Vmax. Bila rangkaian ini diberi R., maka nilai tegangan V tidak lagi tetap.

Rangkaian villard adalah rangkaian sederhana dari sistem penggandaan tegangan. Kapasitor C dimuati sampai nilai tegangan puncak Vmax yang menyebabkan output dari tegangan tinggi akan menaik bila dibandingkan dengan tegangan dari transformator. Bila beban kosong IL – 0, maka V – Vmax dari diode , sedangkan Vmax dari diode D adalah V0(max) – 2Vmax Vd(max)T dari transformator.karena itu bila tidak ada pelicin maka tegangan tidak mungkin rata.

Rangkaian Pengganda Tegangan Greinacher

Rangkaian Greinacher

Bentuk gelombang Greinacher

Pada rangkaiana ½ gelombang dan gelombang penuh hanya dapat dihasilkan searah tegangan maksimumnya tidak akan melebihi harga maksimaldari tegangan bolak balik yang digunakan.

Pada rangkaian peggandaan seperti diatas kondensator C1 akan diberi muatan oleh D1 sampai tegangan Vmax pada saat gelombang tegangan bolak balik mencapai nilai – Vmax.

Bila tegangan transformator naik sehingga + Vmax pada waktu berikutnya maka tegangan C1 yang satu lagi mempunyai tegangan +2Vmax dan kapasitor C2 mendapat giiran dimuati oleh D2 dmpa tegangan 2Vmax.

Rangkaian Pengganda Tegangan Greinacher

Bila rangkaian tersebut diberi beban maka V tidak lagi tetap. Selama satu periode T = 1/f daritegangan bolak balik, muatan sebesar Q dipindahkan dari sumber ke beban yang menyebabkan arus mengalir.

Dima kurva pelepasan muatan dari kapasitor dianggap suatu garis lurus. Perubahan muatan kapasitor C2 menyebabkan penurunan tegangan sebesar tegangan ripple, jadi Q = C.V maka

Pada penyearah gelombang waktu penuh waktu yang diperlukan pelepasan untuk muatan yang berurutan menyebabkan ripple menjadi kecil. Jadi cara ini bidiasa dipakai untuk mengecilkan ripple dari rangkaian penyearah seperti berikut :a) Membesarkan nilai Cb) Membesarkan frekuensic) Menambah jumlah fasa

Rangkaian penyearah bertingkat susunan kaskade

Rangkaian penyearah bertingkat susunan kaskade

Bagian ini adalah semacam penyearah ½ gelombang. Kapasitor C" diberi muatan sampai tegangan mencapai maksimum Vmax, pada saat V(t) mencapai nilai –Vmax. Bila Cn masih kosong (belum dimuati) maka D. akan mulai mengalirkan arus pada saat tegangan V(t) mulai naik. Bila tegangan pada titik n' naik sampai nilai 2Vmax, yaitu setelah V(t) mencapai nilai + Vmax, maka titik tegangan n akan menaik sampai 2 Vmax. Rangkaian 0-n dapat Juga dianggap rangkaian ½ gelombang di mana tegangan pada Dn

Bila penyearah ini diberi beban. Kita juga dapat menganggap tegangan pada titik n‘ berubah dari 0 volt sampai 2Vmax. Bila tegangan pada titik n' menjadi 0, maka kapasitor Cn-1 juga diberi muatan sampai sama dengan tegangan pada titik n, yaitu sebesar 2Vmax Kemudian karena berubah-ubahnya tegangan V(t) dari -Vmax sampai Vmax.

Kesimpulannya, tegangan pada titik n', (.-1)', (n-2), ... berubah karena perubahan tegangan V(t). Sedangkan titik-titik n, (n-1), (n-2), ... tetap terhadap tegangan tanah. Tegangan pada masing-masing kapasitor adalah tegangan searah dan besamya sama dengan 2Vmax, kecuali kapasitor Cn

yang tegangannya hany Vmax. Setiap diode Dn, Dn D‘n-

1, Dn-1 dan seterusnya tahan terhadap tegangan 2Vmax atau dua kali tegangan puncak dari tegangan bolak-balik, dan untuk Jumlah n tingkatan tegangan output dapat mencapai Z.n.Vmax pada bebankosong

Bentuk gelombang penyearah bertingkat susunan kaskade

Rangkaian Penyearah Diberi Beban

Karena adanya beban LL = 0 dan LL ≠ 0 maka output dari sumber tegangan tidakakan mencapai 2nVmax. Sehingga akan terjadi ripple pada gelombang tegangan. Oleh karena itu kita akan menghadapi 2 masalah yaitu :1. Tegangan akan menurun.2. Terjadinya ripple pada gelombang

tegangan.

Nilai puncak gelombang ripple

Seluruh ripple akan menjadidV = 1/2f (1/C1 + 2/C2 + 3/C3 + …n/Cn)

Nilai kapasitansi yang sama untuk setiap kondensator adalah

Faktor ripple adalah FR =

Rangkaian penyearah diberi beban

Rangkaian Penyearah Diberi Beban

Akan tetapi, dalam praktek transformator tidak ideal dan diode pun terdapat kerugian. Oleh karena itu bila alat ini diberi beban maka tegangan akan turun. Misalkan penurunan tegangan adalah sebesar δvo, maka untuk menghitung besarnya penurunan tegangan yang terjadi kita lihat dahulu tingkatan n dari susunan ini.

Rangkaian kaskade dua tingkat

Bila Dn adalah ideal dan kerugian hanya berasal dar bagian sumber arus bolak balik maka kapasitor Cn akan diberi beban tegangan menapai nilai

(VCn)max = 2Vmax – nq/Cn – 2Vmax - ∆Vn

Muatan maksimal Cn-1 sebesar(VCn-1)max = (VCn-1)max – nq/Cn

Nilai penurunan tegangan masing masing tingkatan sebesar

∆Vn = (q/c).(n)∆Vn-1 = (q/c).(2n + (n-1))∆V1 = (q/c).(2n + (n-1)+2(n-2)+…2.2+1)Seluruh penurunan tegangan menjadi∆V0 = I/fc.(2n3/3 + n2/2 – n/6).