BAB I

TUJUAN

Setelah menyelesaikan pratikum,anda diharapkan mampu:

1. Membangun penyearah jembatan pulsa anda (gelombang penuh),

2. Mengamati dan mengatur tegangan dan arus pada daerah-daerah

tertentu dalam rangkaian,

3. Mengenal arti faktor bentuk,

4. Membedakan antara rasio arus dioda di sisi AC dan DC,

5. Membuktikan bahwa faktor denyut tegangan , (Rv) adalah kecil

dibandingkan faktor denyut tegangan yang ada pada penyearah pulsa

tunggal (gelombang setengah).

BAB II

TEORI DASAR

Penyearah pulsa ganda (penyearah gelombang penuh) tak terkendali ada

dua macam, yaitu penyearah pulsa ganda dengan menggunakan trafo titik-

tengah (centre tao transformer) dan penyearah pulsa ganda dengan sistem

jembatan sumber AC fasa 1. Penyearah tak terkendali adalah penyearah yang

keluarannya tetap dan tak dapat dikendalikan.

Penyearah jembatan pulsa ganda (gelombang penuh) merupakan

penyearah yang paling banyak digunakan di industri yang menggunakan

peralatan-peralatan listrik yang memerlukan sumber listrik arus searah.

Khususnya dibidang tenaga, penyearah-penyearah berdaya besar (yang tidak

cukup dengan sumber fasa 1) juga didasarkan pada penyearah-penyearah

sistem jembatam ini.

Di samping di bidang daya (power), penyearah model ini banyak pula

digunakan dalam instrumen ukur listrik, seperti voltmeter, amperemeter.

Dominasi sistem penyearah ini cukup beralasan mengingat performansi

(kinerja)-nya adalah yang terbaik.

Dibandingkan dengan dengan penyearah gelombang penuh dengan

menggunakan trafo centre tap, penyearah ini mempunyai kelebihan dan

kekurangan, antara lain seperti berikut ini:

1. Penyearah ini hanya memerlukan dua terminal tegangan sumber arus

bolak-balik (AC), sehingga cukup dengan trafo biasa (tanpa centre tap).

2. Arus pada sisi primer maupun sekunder adalah sinusoidal, sehingga

untuk keluaran yang sama, penyearah ini memerlukan trafo yang lebih

kecil.

3. Tegangan balik puncak masing-masing dioda, mendekati sama dengan

tegangan puncak sekunder trafo, sehingga penyearah ini sesuai untuk

aplikasi tegangan tinggi.

4. Kekurangan penyearah ini, disamping karena ,menggunakan 4 dioda,

adalah tegangan jatuh pada dioda-dioda yang secara keseluruhan lebih

besar menyebabkan penyearah ini kurang cocok untuk penyearah

tegangan rendah.

Penyearah Jembatan Pulsa Tunggal Tak Terkendali

Sebelum membahas penyearah jembatan pulsa ganda tak terkendali,

perlu dilihat kembali bahwa pada penyearah gelombang penuh dengan

menggunakan trafo CT, tegagan yang diserahkan adalah dua tegangan antara

ujung dan titik tengah belitan sekunder trafo.Berarti bahwa hanya setengah

tegangan sekunder trafo yang dapat di manfaatkan sebagai tegangan keluaran

(DC). Namun satu kelebihan penyearah ini, di bandingkan dengan penyearah

pulsa tunggal, adalah kualitas penyearahnya lebih baik yang di tunjukkan oleh

faktor denyut (ripple factor) hasil penyearahnya yan lebih rendah.

Ditinjau dari sudut keluarannya, antara penyearah dengan menggunakan

trafo CT dan sistem jembatan adalah sama, namun di tinjau dari kemampuan

dalam memindahkan dayanya, sistem jembatan lebih unggul. Berikut ini akan di

ulas kembali secara singkat tentang sirkit penyearah jembatan pulsa ganda tak

terkendali dan faktor denyut hasil penyearahnya. Dengan catatan bahwa dalam

pembahasan ini tidak melibatkan unsur penyaring (filter)

SumberAC

Trafo

V

D1 D2

D4D3

VDC

(a)

V

Masukan Wt

VDC Vm

Keluaran Wt

(b)

IDC

R

Gambar 2.1. Penyearah jembatan pulsa ganda tak terkendali

a. Sirkuit

b. Hubungan masukan keluaran (input-output)

Dengan polaritas tegangan yang masuk ke sirkit penyearah seperti yang

terlihat pada gambar di atas, maka pada setengah gelombang pertama, dioda D3

dan D2 konduksi sehingga arus mengalir dari polaritas positif sekunder trafo

melalui D3, keluar ke beban R dan kembali ke polaritas negatif trafo setelah

melalui D2; sementara D1 dan D4 dalam keadaan tak konduksi.

Setelah itu, pada setengah gelombang-gelombang berikutnya, arus

mengalir dari polaritas negatif trafo keluar ke beban R melalui D4 dan kembali

ke polaritas positif trafo melalui D1. Demikian proses ini berlangsung sehingga

hubungan antara masukan dan keluaran penyearah seperti yang ditunjukkan

pada gambar.1.b. Jadi jelas arus bolak-balik selalu mengalir melalui dua dioda

tergantung pada polaritas tegangan bolak-balik. Selain itu, perlu di ingat bahwa

tegangan pulsa searah selalu lebih rendah dibandingkan harga sesaat sebersar

jatuh tegangan yang dialami pada kedua dioda.

Faktor Denyut

Untuk memperoleh gambaran tentang kualitas hasil penyearah, maka

berikut ini akan ditinjau kembali persamaan-persamaan dasar dan analisis

perhitungan faktor denyut.

Pada penyearah gelombang penuh berlaku persamaan-persamaan sebagai

berikut :

IDC =

2Imπ ; I =

Im

√2 ;

Dengan mengabaikan rugi – rugi pada dioda akan berlaku :

VDC =

2Vmπ ; Vs =

Vm

√2 ; VDC = 0,9 Vs

Vm = tegangan maksimum sekunder trafo

Rf = tahanan dioda pada saat konduksi

Faktor denyut hasil penyearahan adalah :

R = (harga efektif komponen bolak – balik yang terdapat pada keluaran

searah) / (harga rata – rata keluaran searah).

Dan diperoleh faktor denyut :

Ri = √{ IIdc )−1};

IIdc =

Im /√22Im / p = 1,11

Atau apabila persamaan menggunakan parameter tegangan dan dengan

mengabaikan rugi rugi pada dioda, maka persamaan di atas dapat dianalogikan

secara langsung sebagai faktor denyut tegangan.

Rv = √( VVdc )−1

VVdc =

Vm/√22Vm / p = 1,11

Maka Rv = √1 ,11 −1 = 0,482

Perbandingan antara harga efektif (rms) dan harga rata-rata disebut

sebagai faktor bentuk (form factor). Untuk gelombang sinusiodal, faktor bentuk

ini adalah 1,11. Berdasarkan kenyataan ini terbukti bahwa kualitas keluaran

penyearah ini jauh lebih baik kalau dibandingkan hasil penyearah gelombang

setengah yang faktor denyutnya 1,21.

Seperti yang telah disinggung di atas bahwa 2 dioda selalu konduksi

selama setengah gelombang (T/2). Lama (periode) arus mengalir biasa

dinyatakan dengan istilah sudut aliran arus (angel of current flow) Θ. Jika T

adalah 360°, maka Θ = 180°. Setelah 180°, 2 dioda yang tadinya mati, menjadi

konduksi dan berganti mengalirkan arus, sementara 2 dioda yang tadinya

konduksi berganti menjadi tak konduksi. Perubahan seprti ini, didalam teknik

penyearah, diketahui sebagai komutasi. Komutasi ini, Kemudian di kategorikan

berdasarkan atas jumlah lintasan komutasi q.

Untuk penyearah ini, lintasan komutasi q = 2. sebagai contoh, karena

aliran arus berubah dari D3 ke D4 dan dari D2 ke D1 secara bersamaan, maka ini

dikatakan bahwa pada rangkaian ini terdapat 2 kelompok komutasi (S = 2).

Akibat adanya 2 lintasan komutasi, tiap-tiap dioda mengalirkan arus

setengah dari arus searah. Begitu juga dengan arus efektifnya. Dengan demikian

berlaku rumusan untuk arus yang mengalir pada tiap-tiap dioda sebagai berikut:

IfDC =

Idc2 dan If = 0,7851DC (beban resistif murni)

IfDC = harga rata –rata arus maju dioda (dioda forward current)

If = harga efektif arus maju dioda

Analisis Percobaan

Metode analisis rangkaian yang akan dilakukan dalam pratikum ini sama dengan

yang dilakukan pada pratikum penyearah satu pulsa (gelombang setengah) tak

terkendali.Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan dalam membandingkan

kedua macam penyearah.

BAB III

ALAT DAN BAHAN

1. Osiloskop 1 unit

2. Avometer 1 unit

3. Wattmeter Universal 1 unit

4. Alat ukur harga efektif (r.m.s. meter) 1 unit

5. Trafo isolasi, fasa 1 1 unit

6. Dioda 4 unit

7. Beban resistif, 2x100 ohm/2A 1 unit

8. Set sekring aksi super cepat 1 unit

BAB IV

GAMBAR PERCOBAAN

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Satu Fasa

BAB V

LANGKAH KERJA

1. Membuat rangkaian seperti yang ditunjukkan pada diagram

rangkaian. Ukur daya pada masukan penyearah (P) dan daya pada

sisi keluaran penyearah (Pm). Memunculkan tegangan DC pada

beban R pada layar osiloskop dan gambarkan osilogram tersebut

pada kertas yang telah disediakan.

2. Mengukur tegangan efektif V pada sisi AC dan tegangan efektif Vm

pada sisi DC (beban R) dengan menggunakan alat ukur harga efktif

(besi putar). Ukur juga tegangan DC (VDC) pada beban R dengan

menggunakan alat ukur harga rata-rata (DC) (kumparan putar yang

diset pada daerah ukur DC).

3. Memindahkan fungsi alat ukur ke AC dan ukur tegangan efektif pada

sisi masukan penyearah (V).

4. Menghitung perbandingan

VVm dan

VVdc dimana

VVdc = ff= Faktor

bentuk.

5. Mengukur arus beban IDC dan arus maju pada dioda I Fav dengan

menggunakan alat ukur harga rata-rata (alat ukur kumparan putar).

BAB VI

TABULASI PERCOBAAN

N

oVs

Beba

n

Input AC Output DC

Vin Iin Pin Vout Pout Iout

1

180

R 195,8 9,5 8,5 84 3,5 53

2 R+L 194,3 5,3 7,5 86 2,5 38,4

3 R+C 194,5 2,5 1,5 277 2,5 1,2

4 R+L+C 194,6 2,1 0,5 262 2,25 1,24

Beban R

In Out

Vs = 95V Vdc = 82 Vdc

Pin = 29 W Pout = 29 W

I in = 270 mA I out = 270 mA

Beban R+L+C

In Out

Vs = 95V Vdc = 81V

P in = 23 W P out = 21 W

I = 260 mA I out = 260 mA

BAB VII

ANALISA

Analisa Rangkaian

Pada percobaan penyearah gelombang penuh 1 fasa ini menggunakan 4

buah diode dimana dioda ini di hubungkan secara seri yang berbentuk jembatan,

dan menggunakan trafo isolasi 95 Volt, sehingga sumber aliran listrik akan

mengalir dari trafo menuju alat ukur volt meter dan terhubunga parelel dengan

watt meter keluaran sumber ini menuju kaki anoda D1 dan katoda D3 yang

terhubung seri, dan arus mengalir dari katoda D1 dan D2 menuju watt meter out

put dan waat meter terhubung dengan amper meter keluaran amper meter

tehubung seri dengan beban R (lampu) maka keluaran lampu akan terhubung

dengan Anoda D3 dan D4 dan netral pada sumber tehubung dengan Anoda D4

sehingga dioda akan membias maju dan lampu akan menyala terang maka alat

ukur akan bekerja sehingga menunjukkan posisi alat ukur pembacaan, ini untuk

percobaan R dengan menggunakan lampu. Positif osiloskop di hubungkan

dengan positif sumber pada lampu dan negative osiloskop terhubung dengan

netral beban.

Untuk gambar percobaan beban R,L,C prinsipnya hampir sama degan

percobaan beban lampu, yang membedakan hanya terangnya lampu berbeda.

Dan gelombang sinuisida yang di tampilkan juga sama.

Analisa Data / Tabel

Setelah melakukan percobaan penyearah gelombang penuh 1 fasa

sehingga didapat data sebagai berikut untuk percobaan beban lampu

didapat hasil pengukuran Vs = 95 volt, dan P in = 29 W, I in = 270 mA /0,270

A dan Vo =82 Volt DC maka :

Vdc = 2ℑπ

dan I = ℑ√2

Sehungga dari data yang telah didapat dapat di hitung tegangan dan

factor denyut sebagai berikut :

Vr = √Pi−R Rv = VrVdc

Dik :

Pin = 29 W

R =….? R = V 0I o

= 82270

= 0,30 Ohm

Vr = √Pi−R Rv = VrVdc

= 5,3582

= 0,06

= √29−0,30

=√28,7

= 5,35 Volt

Maka factor denyut untukl beban R adalah 5,35 V dan factor denyut 0,06 Ohm

Untuk percobaan beban R , L , C dik P in =23 W dan R =… ?

R = V 0i 0

= 81260

= 0,31 Ohm

Faktor denyut Vr = √Pi−R Rv = VrVdc

= 4,7681

= 0,05

= √23−0,31

=√22,6

= 4,76 Volt

Jadi tegangan denyut adalah 4,76 V dan factor denyut 0,05 Ohm sehingga

perbedaan antara beban R hanya sedikit.