View
224
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Ready for ISO 9001: 2000
Konverter AC-DC 3 FasaKonverter AC-DC 3 Fasa
Elektronika DayaElektronika Daya
Penulisaswardimt@yahoo.com
Penyearah 3 Fasa Gelombang penuh Tidak terkendali
A. Objektif
Setelah pelajaran ini diharapkan mahasiswa mampu:1. Menjelaskan cara kerja penyearah 3 fasa ½ gelombang2. Menjelaskan cara kerja penyearah 3 fasa gelombang penuh3. Menentukan besarnya arus dan tegangan keluaran penyearah 3 fasa ½
gelombang.4. Menentukan besarnya arus dan tegangan keluaran penyearah 3 fasa
gelombang penuh.5. Menentukan unjuk kerja penyearah 3 fasa
B. Prinsip Kerja Penyearah 3 Fasa Gelombang penuh Tidak terkendaliDiagram rangkaian dari sebuah penyearah 3 fasa gelombang penuh
tidak terkendali diperlihatkan pada gambar 3.1 (a). gambar 3.1 (b) adalah bentuk gelombang 3 fasa masukan dan gelombang tegangan dan arus searah pada sisi keluaran. Ke enam dioda akan konduksi dengan urutan
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
1
Lisensi DokumenCopyright © 2008 ft.unp.ac.idSeluruh dokumen di e-learning FT UNP Padang dapat digunakan secara bebas oleh mahasiswa peserta e-learning untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari penulis naskah dan admin e-learning FT UNP Padang.
Ready for ISO 9001: 2000
konduksi tertentu, misalnya D1D2, D2D3, D3D4, D4D5, D5D6, D6D1. Dalam satu siklus setiap pasangan dioda akan konduksi selama 60° dan setiap dioda akan konduksi selama 120° dalam satu siklus periode tegangan 3 fasa masukan. Tiap pasangan dioda juga akan tersambung dengan tegangan sesaat yang lebih tinggi (tegangan line to line). Oleh karena terjadi 6 kali komutasi dalam 1 siklus, maka penyearah ini juga disebut dengan konverter 6 pulsa.
Gambar 3.1 Penyearah 3 Fasa Sistem Jembatan(a). Rangkaian Daya dengan beban Resistor(b). Bentuk Gelombangan Tegangan Masukan
dan Keluaran
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
2
Ready for ISO 9001: 2000
1. Penyearah 3 fasa Sistem Jembatan dengan beban R
Dengan menggunakan asumsi bahwa tegangan masukan merupakan tegangan 3 fasa berbentuk cosinus (fungsi cos), dan setiap pasangan dioda akan konduksi selama 60° yang mulai konduksi pada -30° dan akan berakhir pada +30°. Jika Vm adalah tegangan maksimum per fasa dari tegangan sekunder transformer dan dengan 6 pulsa dalam satu siklus, maka tegangan rata keluaran pada sisi beban dapat diperoleh dengan cara:
Besarnya tegangan efektif (Vrms) pada sisi keluaran diperoleh dari:
Arus maksimum yang mengalir pada setiap dioda Im ditentukan dengan cara:
Sementara arus rms pada setiap dioda diperoleh dengan cara
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
3
Ready for ISO 9001: 2000
menintegrasikan pada selang 60° dan mengalikan dengan faktor 2, karena setiap dioda konduksi selama 60° dalam satu siklus. Besarnya arus rms ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:
Berdasarkan gelombang arus sudah jelas bahwa arus dalam setiap line masukan line mengalir selama 60° dalam satu siklus. Dengan demikian besarnya arus rms pada belitan sekunder transformator dinyatakan dengan:
Perbandingan Unjuk Kerja Penyearah 1 Fasa Setengah Gelombang, Penyearah 1 fasa Gelombang Penuh
dengan Tap Tengah dan Penyearah 3 Fasa Gelombang penuh dengan Beban Resistif.
Table 3.2
Parameter Unjuk Kerja
Penyearah 1 fasa ½
Gelombang(R Load)
Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh
dengan Transformator CT (R
Load)
Penyearah 3 Fasa
Gelombang Penuh
(R Load)
Efesiensi () 40.5% 81% 99.83%
Faktor Bentuk (FF) 157% 111% 100.08%
Faktor Riak (RF) 121% 48.2% 4%
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
4
Ready for ISO 9001: 2000
Faktor Utilisasi Transformator
(TUF)28.6% 57.32% 95.42%
Tegangan Balik Maksimum (PIV) Vm 2Vm 3Vm
Faktor Crest (Crest Factor)
(CF)2 1.414
Berdasarkan data pada tabel di atas jelas bahwa penyearah 3 fasa gelombang penuh sistem jembatan mempunyai unjuk kerja yang jauh lebih bagus dibandingkan dengan penyearah 1 fasa ½ gelombang, maupun penyearah 1 fasa gelombang penuh dengan transformator menggunakan tap tengah (CT).
2. Penyearah 3 Fasa Tidak Terkendali Beban RLTegangan keluaran sesaat dari konverter jenis ini dinyatakan
dengan persamaan:
for .............(1)
Arus beban dapat ditentukan dengan selesaian persamaan:
.............(2)
Bentuk selesaian adalah:
.............(3)
Dengan Z merupakan impedansi beban:
dan
Dengan menggunakan kondisi awal berikut:
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
5
Ready for ISO 9001: 2000
, IL = I1
Dan mengaplikasi pada persamaan (3), maka konstanta C dapat diperoleh. Penerapan kondisi in menghasilkan:
Substitusi kembali nilai C pada persamaan (3) menghasilkan
Khusus untuk kondisi stabil (keadaan mantap) diperoleh:
Dengan menggunakan kondisi ini pada persamaan di atas, diperoleh persamaan untuk I1 sebagai berikut:
Subtitusi kembali nilai I1 pada persamaan arus beban sesaat, menghasilkan:
Untuk
Karena setiap dioda konduksi selama 120°, arus rms dioda adalah 2 kali lebih besar dari arus dioda pada interval 60° pada setiap siklus. Ini memberikan
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
6
Ready for ISO 9001: 2000
Arus keluaran rms dapat ditentukan dengam menggabungkan arus rms pada setiap dioda pada selang 1 siklus, dan menghasilkan:
Besanya arus rata-rata dioda dinyatakan dengan persamaan:
Contoh Soal
Penyearah 3 fasa tidak terkendali dengan beban resistor murni seperti gambar berikut.
Tentukan:a. Efesiensib. Faktor bentukc. Faktor Riak (riple factor)d. Faktor Utilisasi Transformator.e. Tegangan balik maksimum Diodaf. Arus maksimum yang mengalir pada setiap dioda.
Penyearah ini mengalirkan arus Idc = 60 A dan tegangan keluaran
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
7
Ready for ISO 9001: 2000
sebesar Vdc = 280.7V dengan frekuensi tegangan suplai 60 Hz.
Penyelesaian
a. Efficiensi,
dan
Pdc = VdcIdc
dengan Vdc = tegangan keluaran rata-rata Idc = arus beban rata-rata
Pac = VrmsIrms
dan Vrms = tegangan keluaran efektif (rms) volt Irms = arus beban efektif
Bila
denganv Vm = tegangan maksimum pada belitan sekunder transformator per fasa (volt), maka:
dan karena
Vrms = 1.6554Vm
maka
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
8
Ready for ISO 9001: 2000
b. Faktor Bentuk
c. Faktor Riak
Perlu diingat bahwa tegangan keluaran pada sisi beban terdiri dari penggabungan 2 komponen tegangan, yaitu besaran searah (dc) dan komponen riak ac, sehingga tegangan keluaran menjadi:
c.
dengan Vs = tegangan rms sekunder transformator Is = arus rms sekunder transformator
Vs = 0.707VmIs = arus jala-jala pada transformator = 0.7804Imdengan Im = arus maksimum sekunder
d. Namun
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
9
Ready for ISO 9001: 2000
VA rating of transformator = 3VsIs
e. Vm = tegangan maksimum fasa netral Vdc = 1.654Vm = 280.7 V
PIV = nilai tegangan maksimum jala-jala = 169.73 = 293.9 V
f. Arus rata-rata yang melewati dioda Idc dinyatakan dengan
Jika arus beban rata-rata Idc dan setiap dioda akan konduksi selama 120° dalam setiap siklus selama 360°, maka arus dioda rata-rata adalah = 1/3 arus beban rata-rata.
C. EVALUASIPenyearah 3 fasa tidak terkendali dengan beban resistor murni seperti gambar 3.2. Gambarkan bentuk gelombang tegangan dan arus masukan dan keluaran, serta tentukan:
a. Efesiensib. Faktor bentuk
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
10
Ready for ISO 9001: 2000
c. Faktor Riak (riple factor)d. Faktor Utilisasi Transformator.e. Tegangan balik maksimum Diodaf. Arus maksimum yang mengalir pada setiap dioda.
Penyearah ini mengalirkan arus Idc = 20 A dan tegangan keluaran sebesar Vdc = 311.2 Volt dengan frekuensi tegangan suplai 50 Hz.
Catatan: Tugas ini harus Saudara dikerjakan masing-masing. Jawabannya dikirim lewat email dengan alamat seperti yang tertera pada modul ini dan telah sampai pada Dosen Pembimbing paling lambat 2 minggu terhitung dari tanggal modul ini Saudara download. Harap sertakan keterangan tanggal Saudara men download modul ini.Penilaian jawaban modul ini akan memperhitungkan jawaban yang masuk tepat pada waktunya
D. PENUTUPPembahasan yang telah dilakukan pada bagian ini telah
menyelesaikan materi mengenai penyearah (rectifier) 3 fasa tidak terkendali, khususnya penyearah 3 fasa tidak terkendali gelombang penuh dengan menggunakan transformator. Pemahaman tentang cara kerja, menggambarkan rangkaian daya dan gelombang arus masukan dan keluaran serta menggunakan rumus-rumus singkat (rumus akhir dari setiap pembahasan) tetap merupakan fokus dari materi ini. Agar pemahaman Saudara lebih mantap, coba Saudara kerjakan lagi soal yang ada tanpa melihat modul ini. Saudara dipastikan telah dapat memahami materi dalam modul ini dengan baik, jika Saudara dapat mengerjakannya tanpa melihat catatan,.
E. Daftar Pustaka
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
11
Ready for ISO 9001: 2000
1. Cyril W. Lander (1981), Power Electronics 2. DA Badley (1995), Power Electronics 3. PC. Sen (1985). Principles of Electrical Machines and Power
Electronics.4. Mohan (1989), Power Electronics, Converter Application and
Design.
Biografi Penulis
Aswardi, lahir di Bukit Tinggi 21 Februari 1959. Menamatkan pendidikan pada jenjang strata 1 (S1) pada Fakultas pendidikan Teknologi dan Kejuruan (FPTK) IKIP Padang tahun 1983. Melanjutkan pendidikan pada jenjang Magister Teknik (S2) di Institut Teknologi Bandung dan selesai pada tahun 1999 pada bidang Mesin-mesin Listrik dan Elektronika Daya. Meminati dan menekuni penelitian bidang Mesin listrik dan Elektronika Daya, serta Electric Drive
http://elearning-ft.unp.ac.id/e-learning/admin@ft.unp.ac.id
12
Recommended