Upload
yogi-gustriansyah
View
204
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Jelaskan prinsip kerja control on-off dan prinsip control fasa?
JAWAB :
PRINSIP KONTROL ON-OFF
Prinsip dari kontrol on-off dapat dijelaskan dengan sebuah Pengontrol gelombang penuh
satu fasa seperti yang ditunjukkanpada gamabr 6-1a. Saklar thyristor menghubungkan sumber ac
dengan beban untuk waktu t n : saklar ditutup dengan sebuah gerbang penghambat pulsa untuk
waktu t 0 . Waktu on t n, biasanya terdiri dari sejumlah integral siklus. Thyristor akan on pada
tegangan nol melalui tegangan masukan ac. Pulsa-pulsa gerbang untuk thyristor T 1 danT 2 dan
bentuk gelombang untuk masukan dan keluaran ditunjukkan pada gambar 6-1b
Gambar 6-1 Kontrol on-off
Jenis kontrol ini diterapkan pada aplikasi yang memiliki inersia mekanis yang tinggi dan
konstanta waktu termal yang tinggi (contohnya industri pemanas dan kontrol kecepatan motor).
Karena tegangan nol dan arus nol, harmonik yang ditimbulkan oleh saklar dikurangi.
Untuk sebuah tegangan masukan sinusiodal, vs = V m sin ωt √2 V s sin V s ωt. Jika
tegangan masukan dihubungkan pada beban untuk siklus n dan diputus untuk siklus m, tegangan
keluaran rms (atau beban) dapat ditemukan melalui:
V s = √[ n2П (n+m) ∫П
2 П
2V2sin
2ωt d (ωt )]
= V s √ nm+n
= V s √k
Dengan k = n/ (m + n) dan k disebut duty cicle. Vs adalah tegangan fasa rms. Konfigurasi
rangkaian utnuk kontrol on-off mirip dengan yang ada pada kontrol fasa dan demikian pula
dengan analisis kerjanya. Dengan alasan ini, teknik kontrol fasa hanya dibicarakan dan dianalisis
pada bab ini.
Contoh 6-1
Sebuah pengontrol tegangan ac pada gambar 6-1a memiliki sebuah beban resistif R =
10Ω dan tegangan masukan rms V s adalah 120 V, 60 Hz. Saklar thyristor on pada siklus n = 25
dan off untuk siklus m = 75. Tentukan (a) tegangan keluaran rms V a, (b) Faktor daya masukan
PF, dan (c) arus rata-rata dan rms thyristor.
Penyelesaian: R = 10Ω, V s = 120V. V s = √2 x 120 = 167,7V dan k = n/(n + m) = 25/100 = 0,25
(a). Dari persamaan (6-1), nilai tegangan keluaran rms adalah
V 0 = V s √k = V s √ nm+n
= 120√ 25100
= 60V
dan arus bebanrms adalah I 0 = V 0/R = 60/10 = 6,0 A
(b). Beban daya adalah P0= I 02. R = 62 x 10 = 360W Karena arus masukan sama dengan
arus beban maka ampere masukan adalah
VA = V s I s = V s I 0 = 120 x 6 = 720 W
Faktor daya masukan adalah
PF = P0
VA = √ n
m+n = √k
=√0,25 = 360720
= 0,5 (tertunda)
(c). Arus puncak thyristor adalah I m = V m/R = 169,7/10 = 16,97 A. Arus rata-rata
thyristor adalah
I A = n
2 П (n+m)∫0П
I m sinωt d (ωt )=¿ Im
П ( n+m )n =
k Im
П
= 16,97
2 x 0,25 = 1,33 A
Arus rms thyristor adalah
I R=¿ ¿= √[ n2П (n+m)∫0
П
I m2
sin2ωt d (ωt )] = I m
2 √ nm+n
= I m
2√k
=16,97
П x √0,25 = 4,24
PRINSIP KONTROL FASA
Prinsip dari kontrol fasa dapat dijelaskan berdasarkan pada gambar 6-2a. Energi mengalir
ke bebandikontrol dengan menunda sudut tembak thyristor T 1. Gambar 6-2b mengilustrasikan
pulsa-pulsa gerbang tyhristor T 1 dan bentuk gelombang tegangan masukan dan keluaran. Dengan
adanya dioda D1, daerah kontrol terbatas dan rms efektif tegangan keluaran hanya dpat bervariasi
antara 70,7 dan 100%. Tegangan keluaran dan arus masuk tidak simetris dan mengandung
komponen dc. Jika adasebuah trafo masukan akan dapat menyebabkan problem kejenuhan.
Rangkaian ini adalah pengontrol setengah gelombang satu fasa dan cocok hanya untuk beban
resistif berdaya rendah, seperti pemanasan dan pencahayaan. Karena aliran daya dikontrol oleh
setengah gelombang positif tegangan masukan, jenis pengontrol tipe ini disebut juga dengan
Pengontrol banyak arah.
Jika V s = V msin ωt = √2 V s sin ωt adalh tegangan masukan dan sudut tunda thyristor T 1
adalah ωt = α, tegangan keluaran rms ditentukan melalui
Gambar 6-2 Kontrol sudut 1 fasa
V 0= 12 П [∫
0
П
V s2sin2 ωt d (ωt )+∫
П
2П
2 V s2 sin2 ωt d (ωt )]
= ¿
= V s √[ 12П (2 П−α+ sin 2α
2 )]Nilai tegangan keluaran rata-rata adalah
V dc = 1
2 П [∫
0
П
√2 V s sin ωt d ( ωt )+∫П
2 П
√2V s sin ωt d (ω t )] = √2
2 П V s x (cos α-1)
Contoh 6-2
Sebuah pengontrol tegangan ac satu fasa seperti pada Gambar 6-2a memiliki sebuah
beban resistif R = 10Ω dan tegangan masukan V s = 120V, 60Hz. Sudut tunda dari thyristor T 1
adalah α = П /2. Tentukan (a) nilai rms tegangan keluaran V 0, (b) Masukan faktor daya PF, dan
(c) arus masukan rata-rata.
Penyelesaian. R = 10Ω, V s = 120V, α = П /2 dan V m = √2 x 120 = 169,7 V
a) Dari persamaan (6-5). Nilai rms tegangan keluaran
V 0= 120√ 34
= 103,92 V
(b) Arus beban rms
I 0 = V 0
R =
103,9210
= 10,392 A
Daya beban
P0=I 02.R = 10,3922 x 10 = 1079,94 W
Karena arusmasukan sama denganarus beban , maka ratingmasukan volt−ampere
adalah
V A = V s . I s. V a. I 0 = 120 x 10,392 = 1247,04 VA
Masukan faktor dayaadala h
PF = Pa
VA =
V a
Vs = √[ 1
2П (2 П−α+ sin 2α2 )]
= √ 34
= 1079,941247,04
= 0,866 (lagging)
(c) Dari persamaan (6-6) tegangan keluaran rata-rata
V dc = -120 x √22 П
= -27 V
dan arus masukan rata−rata
I 0 = V ab
R =
−2710
= -2,7 A