Blog style is my style ... nandhini namaskerty

1. Apa yang dimaksud dengan elektronika daya?

Ilmu yang mempelajari teknologi elektronika untuk pengendalian konversi daya listrik. Elektronika daya menghubungkan ilmu teknik tenaga (power), ilmu kendalai (kontrol), dan elektronika.

2. Jelaskan Cara kerja Thyristor dan sebutkan macam- macam thyristor besertai gambar

Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi.

Macam- macam Thyristor :

a. SILICON CONTROLLED RECTIFIER ( SCR )
Silicon Controlled Rectifier disingkat SCR dirancang untuk mengendalikan daya ac hingga 10 MW dengan rating arus sebesar 2000 amper pada tegangan 1800 volt dan frekuensi kerjanya dapat mencapai 50 kHz. Tahanan konduk dinamis suatu SCR sekitar 0,01 sampai 0,1 ohm sedangkan tahanan reversenya sekitar 100.000 ohm atau lebih besar lagi.

SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Kathoda dan Gate dimana anoda berpolaritas positip dan kathoda berpolaritas negatip sebagai layaknya sebuah dioda penyearah (rectifier). Kaki Gate juga berpolaritas positip. Gambar dibawah ini memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekuivalenkan dengan rangkaian kaskade transistor.

Prinsip kerja SCRSCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut singkat melalui kakiGate, dimana arus gate ini akan mengalir melalui junction antara gate dankatoda dan keluar dari katodanya. Arus gate ini harus positif besarnyasekitar 0,1 sampai 35 mA sedangkan antara gate dan katodanya biasanya 0,7 volt.Prinsip kerja SCR

Pada gambar terlihat bahwa tegangan breakover Vbo, yang jikategangan forward SCR mencapai titik ini maka SCR akan ON. Lebihpenting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus triggergate ini sering ditulis dengan notasi IGT. Pada gambar juga ditunjukkanarus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agarSCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus beradadiatas parameter ini

Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCRmenjadi ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON makaakan selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short kekatoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalahdengan membuat arus anoda-katoda turun dibawah arus Ih, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR.

Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut sama saja denganmenurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena cara inilah SCRatau Thyristor pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC.Komponen ini lebih banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi teganganAC, dimana SCR bisa OFF pada saat gelombang tegangan AC berada dititik nol.

b. DIAC

Istilah diac diambil dari Dioda AC yang merupakan salah satu dari keluarga thyristor dan termasuk dalam jenis Bidirectional Thyristor. Diac mempunyai dua buah elektroda atau terminal dan dapat menghantar dari kedua arah oleh karenanya diac dianggap sebagai homo atau non-polar. Diac tersusun dari empat lapis semikonduktor seperti dioda lapis empat. Gambar ini memperlihatkan ekuivalen dan simbol diac.

Prinsip Kerja Diac
Diac mempunyai impedansi yang tinggi dalam dua arah,guna mencapai titik konduknya diperlukan tegangan antara 28 sampai 36 volt. Kita perhatikan gambar a diatas, jika tegangan diberikan pada diac menyamai atau melebihi tegangan konduknya, maka salah satu saklar akan menutup, demikian sebaliknya untuk kondisi yang sama salah satu saklarnya juga akan menutup.

c. TRIAC

Kekurangan yang ada pada SCR adalah bahwa dia dapat menghantarkan arus hanya satu arah. Penggunaan Triac akan lebihmenguntungkan sebab triac dapat menghantarkan ke arah bolak-balik

Triac dipersiapkan untuk mengendalikan daya bolak-balik secarapenuh dari 0o hingga 180o. Triac mempunyai tiga elektroda mirip denganSCR, namun Triac dapat menghantarkan arus dalam dua arah. Meskipundalam operasinya sangat mirip dengan SCR, triac dirancang untuk menghantarkan pada kedua tengahan dari bentuk gelombang output. Olehkarena itu, output dari triac adalah arus bolak-balik, bukan arus searah.Triac dibuat untuk menyediakan cara agar kontrol daya acditingkatkan. Triac beroperasi sebagai dua SCR yang dihubungkan paralelterbalik seperti yang diperlihatkan pada Gambar 5. Dengan demikian, triacmampu menghantarkan salah satu polaritas tegangan terminal. Triac dapat juga ditrigger dengan salah satu polaritas sinyal gerbang.

Triac mempunyai tiga terminal; terminal utama 2 (MT2), terminalutama 1 (MT1) dan Gate. Terminal MT2 dan MT1 dirancang demikiansebab aliran arus adalah dua arah. Karena aliran berinteraksi dengan gate,MT1digunakan sebagai pengukuran terminal referen. Arus dapat mengalirantara MT2dan MT1dan juga antara gerbang dan MT1. Triac dapatditrigger agar konduksi pada salah satu arah dengan arus gerbang bergerak masuk atau keluar dari gate. Apabila aliran arah arus terminal utamaditentukan, triac pada dasarnya mempunyai karakteristik pengoperasianinternal yang sama dengan SCRTriac mempunyai empat kemungkinan mode pentriggeran. Sehubungan dengan MT1, yaitu :

MT 2adalah positif dan gerbang positif.
MT 2adalah positif dan gerbang negatif.
MT 2adalah negatif dan gerbang positif.
MT 2adalah negatif dan gerbang negatif.

Pada umumnya rangkaian pengontrol dengan TRIAC lebihekonomis dan menguntungkan untuk pengaturan daya arus bolak-balik.Dengan mengatur arus gate, maka daya AC pada beban dapat diatur besarkecilnya dan karena tegangan sumber AC tidak perlu disearahkan terlebihdahulu, maka rangkainnya jauh lebih sederhana dibandingkan denganSCR
Prinsip Kerja Triac
Triac bekerja mirip sperti SCR yang paralel bolak-balik, sehinggadapat melewatkan arus dua arah. Kurva karakteristik dari Triac adalahseperti gambar berikut ini.

Triac akan tersambung (ON) ketika arus positif kecil melewatiterminal gate ke MT1 dan polaritas MT2 lebih tinggi dari MT1. Saat Triacterhubung dan rangkaian gate tidak memegang kendali, maka Triac tetap ON selama polaritas MT2 tetap lebih tinggi dari MT1 dan arus yangmengalir lebih besar dari arus Ih. Triac juga akan ON saat arus negarif melewati terminal gate ke MT1 dan polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2.Dan Triac akan tetap ON walaupun rangkaian gate tidak memegangkendali selama polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2.
Selain dengan cara memberikan penyulutan melalui terminal gate,Triac juga dapat dibuat ON dengan cara memberikan tegangan yang tinggisehingga melampaui tegangan breakover-nya terhadap terminal MT1 danMT2, namun cara ini tidak diizinka karena dapat menyebabkan Triac akanrusak.
Pada saat kecil yaitu berkisar antara 0,5 voltsampai dengan 2 volt. Setelah terkonduksi, sebuah Triac akan tetapbekerja selama arus yang mengalir pada Triac (IT) lebih besar dari aruspenahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) Triac adalah dengan mengurangi arus IT dibawah arus IH.

3. Apa yang menyebabkan thyristor mengalir arus (Turn On) ?

Thyristor ini akan bekerja atau menghantar arus listrik dari anoda ke katoda jika pada kaki gate diberi arus kearah katoda, karenanya kaki gate harus diberi tegangan positif terhadap katoda. Pemberian tegangan ini akan menyulut thyristor, dan ketika tersulut thyristor akan tetap menghantar.

4. Bagaimanakah thytistor " turn off"?
Satu-satunya cara untuk membuat Thyristor menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun di bawah arus Ih (holding current). Pada gambar kurva SCR, jika arus forward berada di bawah titik Ih, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini? Umumnya ada di dalam datasheet SCR.

5. Apakah yang dimaksud dengan komutasi sendiri (line commutated)?
Komutasi sendiri (Line Commutated) merupakan komutasi tunggal pada konverter/inverter ketika terdapat arus balik yang menuju source.

6. Apakah yang dimaksud dengan komutasi paksa (forced commutated)?
Jika SCR digunakan dalam sebuah rangkain tertutup dengan sumber masukan berupa tegangan DC, maka SCR akan OFF jika arus beban dilawan (dipaksa sama dengan) dengan arus komutasi yang dibangkitkan dari rangkaian komutasi.

7. Apakah perbedaan thyristor dengan TRIAC?
SCR dan TRIAC adalah komponen yang mampu berkecepatan tinggi, solid-state switched yang digunakan dalam daya kontrol aplikasi. Perbedaannya adalah bahwa triacs biasanya terlibat dengan ac dan SCR dengan sisi dc.

8. Apakah itu Converter ?
Suatu alat untuk mengkonversikan daya listrik dari suatu bentuk ke bentuk daya listrik lainya. Dua bagian utama dari konverter adalah
a. Rangkaian Power (Power Circuit)
b. Rangkaian Control ( Control Circuit)
Rangkaian Trigger atau rangkaian driver untuk mengatur pensaklaran (switching).

9. Bagaimanakan prinsip kerja Konverter AC ke DC ?

Tegangan Listrik AC dapat dibuat DC dengan komponen penyearah biasa (Dioda) atau komponen penyearah terkendali.

Terdapat dua jenis penyearah terkendali, yaitu:

1. penyearah terkendali 1 fasa (Single phase converters)

2. Penyearah terkendali 3 fasa (Three-phase converters)

Setiap jenis converter ac-dc terkendali dapat dikategorikan menjadi:

1. Konverter ac-dc semi terkendali (semiconverter)

Konverter semi terkendali merupakan converter ac-dc 1 kuadran, dan hanya mempunyai 1 polaritas positif untuk tegangan dan arus keluaran.

2. Konverter ac-dc terkendali penuh (full converter)

Konverter terkendali penuh sistem jembatan merupakan converter 2 kuadran, yang memungkinkan tegangan mempunyai polaritas positif (+) atau negative (-), sementara arus keluaran hanya mempunyai polritas

3. Konverter ac-dc ganda (dual ac-dc converter)

Konverter ganda (dual converter) merupakan converter 4 kuadran, yang memungkinkan tegangan dan arus keluaran mempunyai polaritas positif, ataupun negative.

a. Penyearah 1 Fasa Terkendali ½ Gelombang

Gambar berikut ini menunjukkan rangkaian daya dari suatu penyearah 1 fasa ½ gelombang dengan beban resistor (R). Untuk setengah siklus positif dari tegangan sumber thyristor T mengalami tegangan arah maju yang menyebabkan thyristor konduksi (on state), dan akan aktif mulai dari ωt = α dan menyebabkan mengalirnya arus pada beban, sekaligus menyebabkan tegangan pada sisi beban R. Bila tegangan masukan berubah arah ke negative pada ωt = π , thyristor mengalami tegangan arah balik dan menyebabkan thyristor berubah dari keadaan on ke keadaan off (off state). Sudut perlambatan penyalaan α,didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh tegangan masukan berubah menjadi negatife dimana pada saat tersebut thyristor dinyalakan.

Gambar Penyearah terkendali 1 fasa 1/2 gelombang beban resistor (R)

Apabila aktif mulai dari ωt = 0 dan menyebabkan mengalirnya arus pada beban, sekaligus menyebabkan tegangan pada sisi beban R,asumsi tidak terdapat s

udut perlambatan penyalaan α.

The average output voltage Vdc is given by

10. Bagaimana prinsip kerja dari konversi AC ke AC?

Untuk melakukan konversi dari AC ke AC menggunakan Cycloconverter. Cycloconverter memiliki beberapa jenis sbg berikut.

a. Cycloconverter 1 fasa

Cara kerja cycloconverter satu phasa yaitu dengan membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada gambar di bawah ini

Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

b. Cycloconverter 3 fasa

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada gambar 6.

Gambar 6(a) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Gambar 6(b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa.

Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

11. Bagaimana prinsip kerja dari konversi DC ke DC?

Sistem catu-daya yang bekerja dalam mode pensaklaran (switching) mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding sistem catu-daya linier. Oleh karenanya, hampir semua catu-daya modern bekerja dalam mode switching atau dikenal sebagai SMPS (Switched Mode Power Supply). Komponen utama dari sistem catu-daya adalah konverter dc-dc yang berfungsi untuk mengkonversikan daya elektrik bentuk dc (searah) ke bentuk dc lainnya.
Secara umum, ada tiga rangkaian (topologi) dasar konverter dc-dc, yaitu buck, boost, dan buck-boost. Rangkaian lain biasanya mempunyai kinerja mirip dengan topologi dasar ini sehingga sering disebut sebagai turunannya. Contoh dari konverter dc-dc yang dianggap sebagai turunan rangkaian buck adalah forward, push-pull, half-bridge, dan full-bridge. Contoh dari turunan rangakain boost adalah konverter yang bekerja sebagai sumber arus. Contoh dari turunan rangkaian buck-boost adalah konverter flyback.

12. Bagaimana prinsip kerja dari konversi DC ke AC?

Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus bolak balik (AC). Keluaran inverter dapat berupa tegangan yang dapat diatur dan tegangan yang tetap, sumber tegangan input inverter dapat menggunakan battery, cell bahan bakar, tenaga surya, atau sumber DC lain. Tegangan output yang dihasilkan adalah 120V 60 Hz, 220V 50 Hz, 115V 400 Hz.

Bila posisi sakelar yang On :

1. S1 dan S2 + VDC
2. S3 dan S4 – VDC
3. S1 dan S3 0
4. S2 dan S4 0

Jika posisi sakelar ada pada posisi 1, maka R akan dialiri listrik dari arah kiri ke kanan. Jika sakelar pada posisi ke dua, maka R akan mendapatkan aliran listrik dari arah kanan ke kiri, inilah prinsip arus bolak balik (AC) pada satu perioda yang merupakan gelombang sinus setengah gelombang pertama pada posisi positif dan setengah gelombang kedua pada posisi negatif.

Prinsip kerja inverter dapat dijelaskan dengan menggunakan 4 sakelar, seperti ditunjukkan pada Gambar . Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4 maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri.

Inverter dapat diklasifikasikan menjadi 2 macam :

a. inverter 1 fasa.

b. inverter 3 fasa.

Inverter Setengah Gelombang

Prinsip kerja dari inverter satu fasa dapat dijelaskan dengan gambar 2-a. Ketika transistor Q1 yang hidup untuk waktu T0/2, tegangan pada beban V0 sebesar Vs/2. Jika transistor Q2 hanya hidup untuk T0/2, Vs/2 akan melewati beban. Q1 dan Q2 dirancang untuk bekerja saling bergantian. Pada gambar 2-b menunjukkan bentuk gelombang untuk tegangan keluaran dan arus transistor dengan beban resistif.
Inverter jenis ini membutuhkan dua sumber DC, dan ketika transistor off tegangan balik pada Vs menjadi Vs/2 , yaitu :

V0= Vs/2
Veff = 2Vs/√2

Inverter Gelombang Penuh

Inverter gelombang penuh ditunjukkan pada gambar 9-a. Ketika transistor Q1 dan Q2 bekerja (ON), tegangan Vs akan mengalir ke beban tetapi Q3 dan Q4 tidak bekerja (OFF). Selanjutnya, transistor Q3 dan Q4 bekerja (ON) sedangkan Q1 dan Q2 tidak bekerja (OFF), maka pada beban akan timbul tegangan –Vs. Bentuk gelombang ditunjukkan pada gambar 3-b.

Inverter biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa (pulse width modulation – PWM). Inverter juga dapat dibedakan dengan cara pengaturan tegangannya, yaitu :

(A) jika yang diatur tegangan input konstan disebut Voltage Fed Inverter (VFI),
(B) jika yang diatur arus input konstan disebut Current Fed Inverter (CFI),
(C) jika tegangan input yang diatur disebut Variable dc linked inverter.

TUGAS KE-2 ELEKTRONIKA DIGITAL
1 . Rectifier Setengah Gelombang 1 Phasa