1 / 108

ELEKTRONIKA DAYA

ELEKTRONIKA DAYA. TRAINING OBJECTIVES :. After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians will be able to maintain them. TRAINING OUTLINES. 1. Basic concept of SCR, DIAC, TRIAC, UJT and PUT

whitby
Download Presentation

ELEKTRONIKA DAYA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ELEKTRONIKA DAYA Fauzan A Mahanani, S.Pd

  2. TRAINING OBJECTIVES : After completing this program, the participants are able to understand power electronics circuits and components so that technicians will be able to maintain them. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  3. TRAINING OUTLINES 1. Basic concept of SCR, DIAC, TRIAC, UJT and PUT 2. Static Switch 3. Zero Voltage Switching 4. Phase control circuit 5. Motor Control Fauzan A Mahanani, S.Pd

  4. ELEKTRONIKA DAYA PENDAHULUAN Elektronika daya / Power Electronics Bidang elektronik yang berkaitan dengan konversi dan switching energi listrik untuk aplikasi daya. Kelebihan peralatan power elektronik: • Lebih murah • Lebih ringan dan kecil • Efisiensi dan keandalannya lebih tinggi • Lebih mudah diperoleh Fauzan A Mahanani, S.Pd

  5. Komponen yang banyak dipakai dalam elektronika daya: • Power dioda • Power transistor • Thyristor Unidirectional PNPN Dioda, SCR, LASCR, PUT, SCS Klasifikasi thyristor : Bidirectional DIAC, TRIAC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  6. IA IG(N) IB1 IC2 IC1 IB2 IG(P) Ik Jenis dan simbol Transistor Struktur kerja PNPN Fauzan A Mahanani, S.Pd

  7. Mekanisme yang dapat menghidupkan piranti PNPN: 1. Tegangan (avalance) Jika tegangan Anoda >> katoda, terjadi “forward break over” dan piranti akan “on” dengan sendirinya. 2. Laju perubahan tegangan Jika tegangan forward bias pada piranti naik sangat cepat, arus akan mengalir mengisi Ccb dari transistor PNP. Arus ini akan mewakili arus base transistor NPN dan selanjutnya terjadi proses regenerasi untuk meng “On” kan piranti PNPN. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  8. 3. Temperatur Pada temperatur yang tinggi, arus bocor akan menjadi kira-kira 2 kali lipat setiap kenaikan temperatur 8 0 C. 4. Aksi Transistor Dengan memberikan arus pada basis transistor ( inilah kerja normal dari keluarga thyristor kecuali light sensitivity thyristor ). 5. Energi cahaya Cahaya yang masuk ke daerah junction akan menghasilkan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  9. SCR (silicon controlled rectifier) Simbol SCR Karakteristik yang diharapkan dari SCR 1. Tegangan blocking yang tinggi 2. Mampu melewatkan arus yang besar 3. di/dt yang tinggi 4. dv/dt yang tinggi 5. Waktu turn off yang singkat 6. Arus pengendali gate yang rendah 7. Frekuensi kerja yang tinggi Fauzan A Mahanani, S.Pd

  10. Metoda meng-off-kan SCR: 1. Current Interruption Dengan cara ini SCR akan mengalami dv/dt yang besar. Umumnya cara ini tidak digunakan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  11. 2. Forced Commutation Pada dasarnya adalah untuk mengurangi arus SCR menjadi nol , baik dengan cara memindahkan arus beban ke jalan lain yang diinginkan atau dengan cara mengurangi arus beban hingga nol. Klasifikasi dari metoda ini: - Kelas A : Komutasi sendiri oleh beban yang beresonansi - Kelas B : Komutasi sendiri oleh rangkaian LC - kelas C : C atau LC yang diswitch oleh SCR pembawa beban yang lain - Kelas D : C atau LC yang diswitch oleh SCR tambahan - Kelas E : Sumber pulsa, eksternal untuk komutasi - Kelas F : Komutasi tegangan AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  12. Kelas A : Komutasi sendiri oleh beban yang beresonansi Kondisi untuk komutasi yaitu rangkaian RLC harus under-damped Fauzan A Mahanani, S.Pd

  13. Kelas B : Komutasi sendiri oleh rangkaian LC komutasi sendiri oleh rangkaian LC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  14. Kelas C : C atau LC yang di switch oleh SCR pembawa beban yg lain Rangkaian kelas C dapat diubah menjadi kelas D jika arus beban yang mengalir hanya melalui 1 SCR sedangkan SCR lain hanya berfungsi untuk meng-off-kan saja. Resistor tambahan mempunyai resistor yang jauh lebih besar dari resistor di SCR utama. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  15. Kelas E : Sumber pulsa eksternal untuk komutasi Kelas F : Komutasi tegangan AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  16. + I MT2 positif -V +V MT2 negatif - I Karakteristik V- A DIAC Simbol - Tegangan Breakdown DIAC kira-kira 30 V - Dapat meneruskan arus dalam 2 arah Fauzan A Mahanani, S.Pd

  17. + I Kuadran I Kuadran II MT2 positif -V +V MT2 negatif Kuadran IV Kuadran III - I TRIAC Simbol Karakteristik V- A Fauzan A Mahanani, S.Pd

  18. Triggering mode untuk TRIAC: 1. MT2+, Gate+ ; I+ , Kuadran I, Arus dan tegangan gate positif 2. MT2+, Gate- ; I- , Kuadran I, Arus dan tegangan gate negatif 3. MT2- , Gate+ ; III+ , Kuadran III, Arus dan tegangan gate positif 4. MT2- , Gate- ; III- , Kuadran IV, Arus dan tegangan gate negatif Mode yang paling sensitif : 1 dan 4 Mode yang sedang : 2 Mode yang kurang sensitif : 3 Fauzan A Mahanani, S.Pd

  19. IE B2 E B1 B2 RBB2 E IEB1 RBB1 B1 Rangkaian ekivalen UJT simbol Karakteristik V - A Fauzan A Mahanani, S.Pd

  20. IV = valley current ( serupa dengan holding current pada SCR ) Intrinsic stand off ratio Nilai  sekitar 0,5 ~ 0,8 Interbase resistance ( RBB )  4,7 K  9,1 K Tegangan titik puncak VP =  VBB + VD Fauzan A Mahanani, S.Pd

  21. VBB RB2 R1 E VE VP C1 RS1 t t Contoh : Rangkaian …hal 31………..relaksasi menggunakan UJT Hal 31 Fauzan A Mahanani, S.Pd

  22. VBB RB2 I   C   RB1  R1 beban R2 R3 R5 C1 R4 Bila diinginkan untuk gelombang segitiga dengan slope linier , maka dapat digunakan sumber arus konstan untuk pengisian kapasitornya. Hal 32 I adalah arus searah yang konstan Contoh pemakaian UJT pada rangkaian pengontrol phase Fauzan A Mahanani, S.Pd

  23. Anoda Gate Katoda PUT ( programmable uni-junction transistor ) Jika gate dijaga tetap pada potensial tertentu , PUT akan tetap off sampai tegangan anoda melebihi tegangan gate ditambah drop tegangan diode. Atau PUT akan tetap off bila VA  ( VG + V Dioda ) Simbol Fauzan A Mahanani, S.Pd

  24. ES RT R1 Misalkan pada t =T , teg VA = VG VD CT RS R2 +V  R4 -V R5 R1 R3 C R2 Contoh : rangkaian osilator relaksasi menggunakan PUT Hal 33 Bila tegangan drop pada diode ( VD ) diabaikan , maka PUT akan konduksi bila : Contoh lain : Fauzan A Mahanani, S.Pd

  25. Beban RL R = 100 Vrms RC Static switching circuit Dapat dibagi menjadi 2 bagian utama yaitu : 1. AC switching circuit. 2. DC switching circuit. A. Static AC switches 1. Rangkaian TRIAC sederhana . RC = Tahanan kontak ( bila ada ) IGM = arus puncak dari gate yang diizinkan. Fauzan A Mahanani, S.Pd

  26. 47 SCR 2 Thyrector Vrms Beban RL SCR 1 R RC 47 2. Rangkaian SCR Inverse - paralel ( “ back to back “ ) Thyrector adalah komponen untuk memotong tegangan transient ( komponen suppresi ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

  27. Beban 0,1 F OSC Untuk beban induktif AC Control input 100  3. Saklar statis dengan sumber pemicu terpisah. Agar distorsi bentuk gelombang pada beban dan R F I yang terjadi sekecil mungkin , maka frekuensi oscillator harus cukup tinggi untuk meyakinkan agar TRIAC ataupun SCR di trigger pada awal siklus AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  28. R AC Beban R osc Control input Sumber daya dari rangkaian oscillator , bisa diperoleh dari sumber AC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  29. AC Sinyal pengontrol Beban Beban Untuk beban induktif Sinyal pengontrol 4. Bentuk - bentuk lain untuk full wave AC static switching a ) Rangkaian jembatan + SCR dengan beban AC b ) Rangkaian jembatan + SCR dengan beban DC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  30. AC Sinyal pengontrol - + Beban Beban Sinyal pengontrol AC - + c ) Rangkaian jembatan dengan SCR dan dioda ganda untuk beban AC d ) Rangkaian jembatan dengan SCR dan dioda ganda untuk beban DC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  31. Untuk beban induktif + AC Sinyal pengontrol - Beban e ) DC triggering untuk TRIAC Fauzan A Mahanani, S.Pd

  32. MT2 Trigger “ on “ MT1 S “ off ” 1 F C1 AC 470 R1 beban MT2 Trigger “ on “ MT1 S “ off ” AC R2 beban L1 5 ) TRIAC latching tecnique Bekerja pada mode III dan I- sehingga kurang sensitif Bekerja pada mode I+ dan III sehingga sensitif Fauzan A Mahanani, S.Pd

  33. D1 R1 + Beban C1 - R2 SCR1 SCR2 6.1 Negative half cycle slaving tecnique Pada cycle positif : ketika SCR1 ditrigger SCR1 on , C1 diisi melalui dioda D1 dan resistor R1 Pada cycle negatif : C1 discharge melalui R2 dan gate SCR2 sehingga SCR2 konduksi SCR1 sebagai master SCR2 sebagai slave Fauzan A Mahanani, S.Pd

  34. beban - L 0,1 H 20 ohm R + SCR2 slave SCR3 SCR1 S master + Random “open” signal 10 K - 6.2 SCR slaving and zero voltage switching Fauzan A Mahanani, S.Pd

  35. Pada cycle + SCR3 on , SCR1 off Mula - mula S tertutup Pada cycle - SCR3 off , SCR1 off Jika tegangan pengontrol tidak ada, SCR3 akan off, SCR1 akan “ on “ bila anoda nya mendapat tegangan positif dan SCR2 akan “ on “ pada 1/2 cycle berikutnya akibat di trigger oleh energi yang tersimpan di L. Jadi arus mengalir pada beban pada seluruh cycle. Jika diberikan tegangan pengontrol, SCR3 akan “ on “ ( pada saat tegangan anoda > tegangan katodanya), mengakibatkan SCR1 off, sehingga pada beban tidak mengalir arus . Rangkaian ini juga memberikan “ zero voltage switching “ Fauzan A Mahanani, S.Pd

  36. + beban C - + SCR1 SCR2 off on 7. DC static switch ( SCR flip - flop ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

  37. 28 V + R5 R1 External load R3 - R2 18 V SCR1 SCR1 mula - mula off C1 R4 GND 8. UJT / SCR time delay Rs untuk memberikan holding current yang cukup. (R1 + R2), C menentukan lamanya delay Fauzan A Mahanani, S.Pd

  38. heater 120 V SCR 0,1 F 570 K Jika open , heater “ on “ jika closed , heater “ off “ 9. Mercury thermostart / SCR heater control Fauzan A Mahanani, S.Pd

  39. ( untuk beban induktif ) Load Load BASIC DIAC - TRIAC PHASE CONTROL BASIC STATIC SWITCH Contoh : Fauzan A Mahanani, S.Pd

  40. 8, 47 0 1,76 0 0,92 0 Tegangan rms 24 V 115 V 220 V Zero voltage switching Untuk menghindarkan adanya RFI pada saat SCR / TRIAC konduksi , maka diharapkan SCR / TRIAC konduksi pada saat tegangan AC masih rendah ( sekitar zero atau pada saat tegangan sesaat kurang dari 5 volt ). q Fauzan A Mahanani, S.Pd

  41. beban D1 D3 R3 R4 R1 SCR R2 120 V R5 10 K 47 K S Q1 D2 C + Prinsip kerja : Jika Q1 cut off dan anoda SCR positif SCR on. Jika Q1 konduksi SCR off 1. Basic switching circuit Fauzan A Mahanani, S.Pd

  42. S dibuka sembarang S ditutup sembarang Half wave zero voltage switching circuit Tegangan jala - jala Tegangan pada beban Fauzan A Mahanani, S.Pd

  43. R3 dipilih agar mampu memberikan arus base yang cukup pada saat Q1 konduksi misal R3 = 15 X R4 220 K R2 dipilih < R3 misal R2 = 47 K  Time constant R2 C1 dipilih agar masih dapat memberikan bias negatif pada base Q1 pada waktu cycle positif dari jala - jala . R5 sebagai pembatas arus discharge dari C jika S ditutup. Pada saat S open dan jala - jala pada siklus negatif, C diisi terutama melalui R1 dan D1. Pada saat tegangan jala - jala turun dari puncak negatifnya, C akan discharge melalui D2 dan R2, sehingga Q1 cut off. Hal ini menyebabkan SCR bisa on bila anoda nya positip R4 dipilih agar SCR bisa konduksi pada tegangan 3 - 5 volt Fauzan A Mahanani, S.Pd

  44. beban D1 D3 R3 R4 R1 SCR R2 120 V R5 10 K 47 K S Q1 D2 C + Untuk kerja full wave, dapat digunakan slaving technique Fauzan A Mahanani, S.Pd

  45. + 1k2 10 w R1 C1 3 F D2 150  2 w R2 D1 D3 C2 SCR 1 F/200 v beban 1k  1w R3 R4 1k  2. TRIAC Zero Voltage Switching Circuit Fauzan A Mahanani, S.Pd

  46. Jika SCR konduksi TRIAC off Bila sebelumnya TRIAC sedang on , TRIAC akan off pada saat start cycle berikutnya Jika SCR off TRIAC akan konduksi pada cycle positif. Arus trigger melalui R1 , C1 , R2 , D1 , D2. Bila TRIAC konduksi C2 akan diisi muatan pada C2 ini akan mentrigger TRIAC pada cycle negatiif , sehingga pada beban terdapat tegangan full cycle. Kekurangan rangkaian ini ialah TRIAC baru akan konduksi pada tegangan yang lebih tinggi dari 5 V (  10 - 15 volt ) Fauzan A Mahanani, S.Pd

  47. R1 10 k 1 k beban + 1 k 1F Untuk mencegah agar C tidak dimuati arah negatif Perbaikan rangkaian sebelumnya : Fauzan A Mahanani, S.Pd

  48. Phase control Sequence control Sequence control digunakan untuk pemberian daya pada sistem dengan konstanta waktu yang besar (misalnya pada pengontrolan temperatur). Fauzan A Mahanani, S.Pd

  49. 1 Phase Bentuk-bentuk : 3 Phase E AC Phase Control Pemakaian - Pengontrolan daya rata-rata ke beban seperti lampu, heater, motor, supply DC dan lain-lain. A. Satu phase Tegangan pada beban 1. Kontrol  = Sudut triggering 1/2 gelombang yang dikontrol Fauzan A Mahanani, S.Pd

  50. Kontrol 2. 1/2 gel. yang dikontrol + 1/2 gel. tetap 3. Kontrol Kontrol 1 gelombang yang dikontrol Fauzan A Mahanani, S.Pd

More Related