40 I.Bahan Bacaan 1.Muhammad H rasyid, 1993, Elektronika Daya, Prentice Hall Inc Edisi Indonesia 2.MohanUndeland.Robbins,1995,PowerElectronicConverter Applications and Design, John Wiley & Sons, 2nd, Edition 3.D.W. Hart, 1997, Introduction to Power Electronic Prentice Hall 4.Chyril W Lander, 1981,Power Electronic McGraw-Hill, Inc II.Bacaan Tambahan III. Pertanyaan Kunci / Tugas Ketika anda membaca bahan bacaan berikut, gunakanlah pertanyaan pertanyaan berikut ini untuk memandu anda : SESI /PERKULIAHAN KE : 5 - 7 TIK: Setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa akan dapat: 1.Menjelaskan penyearah 1 phasa tidak terkendali2.Menjelaskan penyearah 3 phasa tidak terkendali Pokok Bahasan : Penyearah Tidak Terkendali Deskripsi singkat : Kuliah ini akan membahas tentang penyearah tidak terkendali. Berdasarkan jenis sumber arus bolak-baliknya, maka penyearah dapat digolongkan menjadi 2 ( dua ) yakni: Penyearah satu phasa dan penyearah tiga phasa. Apabila ditinjau dari bentuk gelombang keluarannya, penyearah satu phasadapat di klasifikasikan menjadi 2 ( dua ) yakni: penyearah gelombang setengah dan penyearah gelombang penuh. 41 1.Apa yang anda maksud dengan penyearah tidak terkendali. 2.Sebutkanpenyearahtidakterkendaliberdasarkansumberteganganbolak-baliknya. 3.Sebutkan penyearah 1 phasa tidak terkendali berdasarkan bentuk gelombang keluarnya . IV.Tugas 1.Sebutkankomponensemikonduktoryangdigunakansebagaikomponen pada penyearah tidak terkendali. 2.Jelaskanperbedaanpenyearahgelombangsetengahdanpenyearah gelombang penuh tidak terkendali. 3.Jelaskanprinsipkerja rangkaianpenyearahgelombangpenuh1phasa tidak terkendali. 4.Jelaskanprinsipkerja rangkaianpenyearahgelombangpenuh3phasa tidak terkendali. 42 BAB III PENYEARAH TIDAK TERKENDALI 3.1.Konsep Penyearah Tidak Terkendali Sistempenyearahadalahsalahsatujenisdariconverter(pengubah),yang akanmengubaharusbolak-balikmenjadiarussearah(ac-dcconverter), komponenutamayangdigunakanadalahdiodadanthyristor.Didalamsuatu systempenyearahsemuakomponenaktifyangdigunakanberupadioda,maka penyearahdigolongkansebagaipenyearahyangtidakdapatdikontrol( uncontrolled rectifier )dengan tegangankeluarnyahanyaditentukanolehbesar( amplitudo)tegangansumberac-nya.Akantetapi,bilasebagianatausemuadari komponenaktifnyaadalahthyristor(SCR),makapenyearahinidigolongkan sebagai penyearah yang dapat dikontrol ( Controlled Rectifier ), dengan tegangan keluarnyadapatdikontroldenganpengaturansudutpenyulutan(firingangle) dari thyristor-thyristornya. Apabiladitinjaudarijenissumberarusbolak-baliknya,makapenyearah dapat digolongkan menjadi 2 yaitu: 1.Penyearah satu phasa ( single phase rectifier ) dan2.Penyearah tiga phasa( three phase rectifier ) Parameter-parameterdarisuatupenyearah,yangbergunauntuk menganalisa kualitas keluarnya meliputi: 1.Harga rata-rata dari tegangan keluarnya ( Vdc ) 2.Harga rata-rata dari arus keluaran ( Idc ) 3.Daya keluaran dc ( Pdc=Vdc Idc ) 4.Harga rms tegangan keluaran ( Vrms ) 5.Harga rms arus keluaran ( Irms ) 6.Daya keluaran ac (Pac=Vrms. Irms ) 7.Efisiensi penyearah ( = Pdc / Pac ) 8.Tegangan ripple (RF=Vac / Vdc ) 9.Harmonic factor ( HF=Irms/I1-1 ) 43 10. Faktor daya ( PF ) 3.2.Penyearah 1 Phasa Tidak Terkendali Padasuatupenyearahtidakterkendali,komponenaktifyangdigunakan adalahdioda.Halinikarenategangankeluarannyahanyaditentukanoleh besarnya(amplitudo)teganganmasukan(sumberac-nya).Berdasarkan gelombang keluarannya penyearah ini dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis: 1.Penyearah gelombang setengah tidak terkendali2.Penyearah gelombang penuh tidak terkendali 3.2.1. Penyearah Gelombang Tidak Terkendali Jikadiodayangdigunakansebagaipenyearah,makapadasetiapperiode darigelombangteganganac-nyahanyaadawaktusetengahperiodediodaakan konduksi(on)danwaktusetengahperiodetidakakankonduksi(off).Dioda akan konduksi saat tegangan anoda lebih positif dari katoda. 3.2.1.1 Beban R Murni Pada gambar 3.1 diperhatikan rangkaian penyearah gelombang setengah1 phasa tidak terkendali dan bentuk tegangan serta arus yang dihasilkan. Pada beban resistif murni,dioda akan konduksi pada setengah periode positifnya saja sehingga bentuk gelombang dari tegangan dan arus sama. Gambar 3.1. penyearah gelombang tidak terkendali ( a ). Rangkaian44 ( b ). Bentuk gelombang beban resistif Komponen dc dari tegangan keluaran (Vo) adalah harga rata-rata tegangan keluaran penyearah gelombang setengah ( Vdc ) sebagai berikut: Vdc = sin cost Vdc cos cos Vdc= Vdc=( 3. 1 ) Komponen dc dari arus keluaran beban resistif murni ( Idc ) adalah: Idc= Idc= ( 3. 2 ) Komponenacdaritegangankeluaran(Vo)adalahhargaefektiftegangan keluaran penyearah gelombang setengah ( Vrms ) sebagai berikut: Vrms=2d Vrms= ( 3. 3 ) Komponen ac dari arus keluaran beban resistif murni ( Irms ) adalah: Irms= Irms=(3. 4 ) Contoh 3.1 Sebuah penyearah gelombang setengah 1 phasa tidak terkendali seperti ditujukkan padagambar3.1mempunyai sumber teganganmasukansebesar120V rmspada frekuensi 60 Hz dan beban resistif murni sebesar 5 ohm. Tentukana.Arus rata-rata beban b.Daya rata-rata yang diserap beban c.Faktor daya rangkaian 45 Penyelesaian: Diketahui Vm=120 =169,7 volt R=5 a.Arus rata-rata beban Idc==vm Idc==10,8A b.Daya rata-rata yang di serap beban Vrms= = =84,9 volt P= P= = 1440 watt c.Faktor dayaPf= == = 0,707 3.2.1.2 Beban Resistif Induktif ( R-L ) Menurut hukumkirchoff bahwa arus yangmengalir pada rangkaian untuk dioda ideal sebesar: Vm sin ( = Ri (t) +L (3. 5) Persamaaninidapatdiselesaikandenganmenjumlahkan arusmaju ( forced)dan arus alami ( natural ) sebesar: i( t ) = i (t) + in ( t ) (3. 6) Responmaju(forced)rangkaianterdiridariarusyangmengalirsetelahrespon alami(natural)menjadinol.Arussteadydapatdicaridarianalisisphasor, sehingga diperoleh persamaan: i ( t ) = ) sin ( )(3. 7) 46 Respon alami adalah transient yang terjadi saat bebann diberi energi. Penyelesaian persamaandifferensialrangkaiandenganVi=0,akandiperoleharusalami sebesar: in ( t ) = Ae(3. 8) Subtitusipersamaan3.6,3.7,dan3.8dengankondisiawalarusinduktorsama dengan nol, sehingga diperoleh arus: i (t) = sin ( sini (t) = sin sin (3. 9) dalam bentuk wt, persamaan arus menjadi: i ( sin sini ( sin sin (3.10) Sehinggaarusyangmengalirpadapenyearahgelombang denganbebanR-L dinyatakan sebagai berikut: i ( sin sin untuk 0 0 untuk (3.11) dengan Z = = tan -1 Daya rata-ratayang diserap oleh beban sebesarIrmsR, selama daya rata-ratayang diserapolehbebaninduktorsamadengannoll.Hargaefektifaruskeluaran ditentukan sebagai fungsi dari persamaan 3.11. yaitu: Irms = (3.12) Irms = ( 3.13) Dan arus rata-rata sebesar: 47 I = (3.14) 48 Gambar 3.2. penyearah gelombang tidak terkendali beban R-L (a). Rangkaian (b). Bentuk gelombang beban resistif Contoh 3.2. Sebuah penyearah gelombang 1 phasa tak terkendali ditunjukkan padaGambar 3.2.denganbebanR=100ohm,L=0,1H danVm=100V, Tentukanlah : a.Persamaan arus yang mengalir pada rangkaian b.Arus rata-rata c.Arus efektif d.Daya yang diserap oleh beban R-L e.Factor daya Penyelesaian: Parameter rangkaian adalah: Z = 0,5 =106,9 -1 0 = 0,361rad a.Persamaan arus yang mengalir pada rangkaian adalah I( sin Jika uan maka peisamaan aius menjaui Sin ( Gunakan metode numeric ( program excel), sehingga diperoleh 0 b.Arus rata-rata yang diperoleh dari persamaan 3.14 sebagai berikut: I= sin 49 I=0,308 A c.Arus efektif yang diperoleh dari persamaan 3.13 sebagai berikut: Irms= sin Irms=0,474A d.DayayangdiserapolehresistorsebesarIrmsR=(0,474)100=22,4W.Daya rata-ratayangdiserap oleh inductor sama dengan nol, sehingga daya rata-rata keluaran dapat dihitung sebagai berikut: P= P= P= sin sin P=22,4W e.Factor daya dihitung dari persamaan pf=P/S. P adalah daya yang disuplai oleh sumber tegangan yang sama dengan daya yang diserap oleh beban Pf== Pf= 3.2.1.3. Simulasi Dengan Program MATLAB Simulasi rangkaian penyearah gelombang tidak terkendali dengan beban RdanR-LdapatdisimulasidenganmenggunakanprogramMATLAB.Program yangdigunakandalambentukM-FILEMATLABSepertiditunjukkanpada program di bawah ini. MATLAB Simulation50 % Program to simulate the half-wave rectifier circuit % Enter the peak voltage, frequency, inductance L in mH and resistor R disp('Typical value for peak voltage is 340 V') peakV=input('Enter Peak voltage in Volts>'); disp('Typical value for line frequency is 50 Hz') freq=input('Enter line frequency in Hz>'); disp('Typical value for Load inductance is 31.8 mH') L=input('Enter Load inductance in mH>'); disp('Typical value for Load Resistance is 10.0 Ohms') R=input('Enter Load Resistance in Ohms>'); w=2.0*pi*freq; X=w*L/1000.0; if (X0.0) Vind(n)=peakV*sin(theta)-R*cur; iLoad(n)=cur; Vout(n)=peakV*sin(theta); else Vind(n)=0; iLoad(n)=0; Vout(n)=0; end; end;plot(X,iLoad) title('The diode current') xlabel('degrees') ylabel('Amps') grid pause plot(X,Vout) title('Voltage at cathode') xlabel('degrees') ylabel('Volts') grid pause plot(X,Vind) title('Inductor Voltage') xlabel('degrees') ylabel('Volts') grid 3.2.2. Penyearah Gelombang Penuh Tidak Terkendali 51 Berdasarkan formasi pemasangan dari diode-diodanya, jenis penyearah ini dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu: 1.Penyearah gelombang penuh dengan center-tap 2.Penyearah gelombang penuh system jembatan 3.2.2.1. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Center-Tap Penyearahinimemerlukanduadioda,yangakanmenghasilkantegangan yanglebihratadibandingkansetengah.Sebagaicontohrangakaianpenyearah yangmenggunakanduadiodadanbebanresistifmurniditujukkanpadagambar 3.3.

52 Gambar 3.3.Rangkaian dan bentuk gelombang penyearah center-tap Jikabebannyainduktif,makaarusyangdihasilkanmenjadilebihrata. PadaGambar3.4.menunjukkanpenyearahcenter-tapdenganinductoryang sangatbesarsehinggaarusnyalebihrata.Terlihatdarigambartersebutbahwa tegangan balik ( PIV=Peak Inverse voltage ) pada tiap dioda sebesar 2Vm. Gambar 3.4. penyearah 1 phasa gelombangpenuh tidak terkendalidengan center-tap Hargadariparameter-parameterpenyearahgelombangpenuh1phasatidak terkendali adalah: 1.Beban Resistif Murni Tegangan yang melalui beban resistif dinyatakan sebagai berikut: 53 v( sinuntuk t vmsin t untuk t (3.15) Komponen dc tegangan keluaran adalah nilai rata-rata tegangan keluaran dan arus bebanadalahteganganrata-ratadibagidenganresistifbeban,dinyatakansebagai berikut: Vdc= sin Vdc= (3.16) Idc=Io= Idc= DayayangdiserapolehbebanresistifdapatdihitungdaripersamaanIrmsR, denganImrsadalaharuspenyearahgelombangpenuhyangsamadenganarus penyearah tidak terkendali sebesar: Irms= (3.18) 2.Beban Resistif-Induktif (R-L) teganganyangmelaluibebanpenyearahgelombangpenuhdinyatakna dalam bentuk deret fourier yang terdiri dari tegangan dc dan tegangan harmonisa, sebagai berikut: vo( cos dengan Vo=(3.19) Vn= arusyangmengalirpadabebanR-Ldigunakandengansuperposisi,arusdcdan arusamplitudomasing-masingfrekuensidihitungdenganpersamaansebagai berikut: Io= (3.20) In= = (3.21) 54 Perludiketahuibahwapemberianbebaninduktifpadapenyearahini,sekaligus akanberfungsisebagaifilterdariharmonisa-harmonisayangditimbulkannya. Daripengamatanternyatabahwafrekuensirippledarigelombangkeluaranya adalah setengah dari frekuensi masukannya ( fin= 2 fripple). Hal ini karena hanya terdapat satu dioda yang konduksi pada setiap setengah periodenya. 3.2.2.2. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan penyearahjembataninimempunyaibeberapakonfigurasi,sepertiyangdi tunjukkan pada gambar 3.5 pada gambar tersebut terlihat bentuk gelombang yang dihasilkansamadenganpenyearahcenter-tap.Perbedaanlainyangperludi perhatikanadalahterdapatnyaduadiodayangkonduksipadawaktuyangsama untuk setengahperiodenya, akan tetapi terlihatbahwa teganganbalikyang terasa pada tiap diodamenjadi lebih kecil yaitu Vm atau setengah dari yang terasapada penyearah dengan center-tap. Demikian pula halnya untuk menghitung parameter-parameternya,persamaanyangdigunakansamasepertipadapenyearahdengan center-tap. 55 Gambar 3.5. Penyearah 1 phasa jembatan tidak terkendali a). Jenis Konfigurasib). Bentuk gelombang Contoh 3.3: Sebuah penyearah jembatan 1 phasa tidak terkendali mempunyai sumber tegangan Vm=100Vpadafrekuensi60HzdanbebanR-Lyangdiseridengan R=10 uan L mB Tentukanlah a.Arus rata-rata bebanb.Arus harmonisa dalam deret fourier c.Daya yang diserapi oleh beban dan factor daya rangkaiand.Arus rata-rata dan efektif masing-masing diode. Penyelesaian: Diketahui: Vm=100V R=10 L= 10 mH a.Arus rata-rata beban ditentukan dari sisi dc dalam deret fourier Vo = ==63,7 V Sehingga arus rata-rata sebesar Idc= Io= = = 6,37 A b.Amplitudo tegangan ac untuk harmisa n=2 dan n=4 sebesar V2= 56 V4= Amplitudo arus ac dalam bentuk arus deret fourier sebesar I2 = = = 3,39 A I2 = = = 0,47 A c.Daya yang diserap oleh beban ditentukan dari arus efektif sebesar Irms = n,rms Irms = Sehingga daya yang diserap oleh beban P = IrmsR = ( 6,81) (10) = 464W Factor daya rangkaian sebesar Pf = = Pf = = 0,964 d.Arus rata-rata dan efektif masing-masing diode sebesar ID.avg = = = 3,19 A dan ID,rms = = = 4,82 A 3.2.2.3. Simulasi Dengan Program MATLAB 57 Simulasirangkaianpenyearahgelombangpenuhtidakterkendalidengan bebanRdanR-LdapatdisimulasidenganmenggunakanprogramMATLAB. ProgramyangdigunakandalambentukSIMULINKMATLABSeperti ditunjukkan pada program di bawah ini. MATLAB Simulation With SIMULINK 58 3.3. Penyearah 3 phasa Tidak Terkendali Didalampenyearahsistemjembatan3phasatidakterkendali,akan terdapat dua dioda yang konduksi secara bersamaan dalam interval waktu 60 dan masing-masing dioda akan konduksi selama 120. Oleh karena itu akan diperoleh tegangankeluaranyanglebih rata, sedangfrekuensi ripplenyamenjadienamkali dari frekuensi masukan.

59 Gambar 3.6. Penyearah jembatan 3 phasa tidak terkendali (a)Rangkaian(b) Bentuk gelombang Terlihat pada Gambar 3.6, bahwa ketika Va paling positif ( dibandikan dengan Vb danVc)Dakankonduksi,danpadaperiodeinipertama-tamaVbadalahyang paling negative dengan demikian D6 juga akan konduksi sampai Vc menjadi yang paling negative yang mengakibatkan D6 untuk berkomunitas dan sebagai gantinya D2akankonduksi.DenganDemikiandalamintervalini(1200akanterdapat3 buahdiodayangkonduksidenganurutanD6D1,D1D2 ataudengankatalainuntuk setiapintervalwaktu60akanterdapat2diodayangkonduksi.Secara keselurahan,berdasarkanpolaritasdaritegangan-teganganantarphasanyayaitu Vab,Vac,Vbc,Vba,Vac,Vcb.Urutankonduksidaridiode-diodanyaadalah D6D1, D1D2, D3D4, D4D5 dan D5D6 yang berulang setiap 360. Arusyangmengalirpadadiodasamadenganarusyangmengalirpada beban.Menurut hukum Kirchoff bahwa: Ia = iD1-iD4 Ib= iD3-iD6 IC=iD5-iD2 (3.22) Arus yang mengalir pada masing-masing dioda adalah: ID,avg = IO,avg 60 ID,rms = IO,rms(3.23) IS,rms = o,rms Daya mengalir dari sumber tiga phasa sebesar S = VL-L,rms IS,rms (3.24) PeriodetegangankeluarandidefinisikansepertiV0( m,L-Lsin(untuk yangmerupakankoefisienderetfourier.Tegangankeluarandalam bentuk deret fourier dinyatakan sebagai berikut: V0 (t) = V0+ cos0t+ Komponen dc dari tegangan keluaran (V0) adalah harga rata-rata tegangan keluaran penyearah gelombang penuh 3 phasa (Vdc) sebagai berikut: V0 = Vdc = m,L-Lsin( Vdc= =0,955Vm,L-L = 135VL-L(3.26) Vm,L-Ladalahteganganpuncakkepuncaksumbertegangan3phasadengan Vm,L-L merupakan amplitudo tegangan ac sehingga Vn = n=6,12,18,(3.27) 3.4. Simulasi Dengan Program MATLAB Simulasirangkaianpenyearahgelombangpenuhtidakterkendalidengan bebanRdanR-LdapatdisimulasidenganmenggunakanprogramMATLAB. ProgramyangdigunakandalambentukSIMULINKMATLABSeperti ditunjukkan pada program di bawah ini. MATLAB Simulation With SIMULINK 61 Contoh 3.4: Sebuahpenyearah3phasatidakterkendalisepertiditunjukkanpadagambar 3.6.mempunyaisumber tegangan3phasasebesar480Vrms,L-L danbebanR=25 yang diseri dengan beban L=50mH. Tentukan: a.Tegangan keluaran rata-rata b.Arus keluaran rata-rata dan efektif (ac) pertamac.Arus rata-rata dan efektif (rms) yang mengalir melalui dioda d.Arus efektif (rms) sumber e.Daya yang dikeluarkan oleh sumber. Penyelesaian: a). Tegangan keluaran rata-rata sebesar: Vo=Vdc== =648 V b). Arus beban rata-rata sebesar Io = Idc = = = 25,9 A Tegangan ac pertama diperoleh dengan n=6 sebesar : I6 = = 62 I6 = = 0,32A I6 = = 023 A c). Arus rata-rata dan rms yang mengalir melalui dioda sebesar: ID,avg = = = 8,63 A ID,rms = = 15 A d). Arus rms sumber tegangan sebesar: Is,rms= o,rms = 25,9 = 21,2A e). Daya yang dikeluarkan sumber tegangan sebesar: S = Vrms, L-L IS,rms S = (480) (21,2) S = 17,6 kVA TUGAS / LATIHAN 1.Jelaskan prinsip kerja penyerah 1 phasa gelombang tidak terkendali 2.Jelaskan prinsip kerja penyearah 1 phasa gelombang penuh tidak terkendali 3.Jelaskanperbedaanantarapenyearahgelombangdangelombangpenuh tidak terkendali 4.Jelaskan prinsip kerja penyearah 3 phasa 6 pulsa tidak terkendali 5.Sebuahpenyearah1phasagelombangtidakterkendali,dihubungkan dengan sumber tegangan vs(t) = 170 sin (377 t) dan R = 12, tentukan a.Arus rata-rata bebanb.Arus efektif (rms) bebanc.Daya yang diserap oleh beband.Factor daya rangkaian penyearah 6.Sebuahpenyearah1phasagelombangtidakterkendali,dihubungkan denganSumbertegangan120Vrmspadafrekuensi50Hz,danbebanR-L sebesar R=10 , L=10 mH, tentukan: a.Nyatakan persamaan arus beban b.Arus rata-rata beban 63 c.Daya yang diserap oleh beban d.Factor daya rangkaian penyearah. 7.Sebuahpenyearah3phasatidakterkendali,dihubungkandengansumber tegangan, 480 VL-L dan beban resistor R=100. Tentukan: a.Arus rata-rata bebanb.Arus efektif ( rms ) beban c.Daya yang diserap oleh beban d.Factor daya rangkaian SESI /PERKULIAHAN KE : 8 - 11 TIK: Setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa akan dapat: 1.Menjelaskan penyearah 1 phasa terkendali 2.Menjelaskan penyearah 3 phasa terkendali Pokok Bahasan : Penyearah Terkendali Deskripsi singkat: Kuliah ini akanmembahas tentang penyearah terkendali. Berdasarkan jenis sumber arus bolak-baliknya, maka penyearah dapat digolongkan menjadi2(dua)yakni:Penyearahsatuphasadanpenyearahtiga phasa.Apabiladitinjaudaribentukgelombangkeluarannya, penyearahsatu phasadapatdiklasifikasikanmenjadi2 (dua)yakni: penyearah gelombang setengah dan penyearah penuh. 64 I.Bahan Bacaan 1.Muhammad H rasyid, 1993, Elektronika Daya, Prentice Hall Inc Edisi Indonesia 2.MohanUndeland.Robbins,1995,PowerElectronicConverter Applications and Design, John Wiley & Sons, 2nd, Edition 3.D.W. Hart, 1997, Introduction to Power Electronic Prentice Hall 4.Chyril W Lander, 1981,Power Electronic McGraw-Hill, Inc II. Bacaan Tambahan III. Pertanyaan Kunci / Tugas Ketika anda membaca bahan bacaan berikut, gunakanlah pertanyaan pertanyaan berikut ini untuk memandu anda : 1.Apa yang dimaksud dengan penyearah terkendali 2.Sebutkanpenyearahterkendaliberdasarkansumberteganganbolak-baliknya. 3.Sebutkanpenyearah1phasaterkendaliberdasarkanbentukgelombang keluarannya. IV. Tugas 1.Sebutkankomponensemikonduktoryangdigunakansebagaikomponen pada penyearah terkendali. 2.Jelaskanperbedaanpenyearahgelombangsetengahdanpenyearah gelombang penuh terkendali. 3.Jelaskanprinsipkerjarangkaianpenyearahgelombangpenuh1phasa terkendali. 4.Jelaskanprinsipkerjarangkaianpenyearahgelombangpenuh3phasa terkendali. 65 BAB IV PENYEARAH TERKENDALI 4.1. Konsep Penyearah Terkendali Penyearahdiodaakanmenghasilkantegangankeluaranyangtetap,dioda tidakdigunakanuntukdapatmenghasilkantegangankeluaranterkendali melainkanpengendalianphasathyristor.Tegangankeluaranpenyearahthyristor bervariasibergantungpadasudutpenyalaandarithyristor.Thyristoryang dikendalikanphasanyadinyalakandenganmemberikansuatupulsapendekpada gerbangnya dan dimatikan melalui komutasi natural atau komutasi linier. Converterdenganphasaterkendalidapatdiklasifikasikanpadaduatipe, bergantung pada suplai masukan: 1.Penyearah 1 phasa terkendali 2.Penyearah 3 phasa hterkendali Setiap tipe dapat dibagi lagi menjadi : 1.Semi converter ( semi controlled ) 2.Converter penuh ( Fully Controlled ) 66 3.Dual Controlled Semicontrolledmerupakanconvertersatukuadrandanhanyamemilikisatu polaritastegangandanaruskeluaran.FullyControlledmerupakanconverterdua kuadranyangdapatmemilikitegangankeluaranbaikpositifdannegative.Akan tetapi keluaran arus dari converter hanya dapat berharga positif. Metodederetfourieryangsamadenganpenyearahdiodedapat diaplikasikanuntukmemganalisakenerjadariconverterdenganphasaterkendali denganbebanRL.Akantetapimenyederhanakananalisa,bebaninduktifdapat diasumsikan cukup tinggi sehingga arus beban akan bersifat kontinu dan memiliki Ripple yang dapat diabaikan. 4.2. Penyearah 1 phasa terkendali Padapenyerahterkendali,komponenaktifyangdigunakanadalahbiasa gabunganantarathyristordandiodaatausemuanyathyristor.Sepertihalnya dioda, thyristor juga hanya bisa konduksi selana setengah periode positif tegangan bolak-baliknya.Tetapiselaintegangananodaharulebihpositif,thyristorharus mendapatkan trigger agar bisa konduksi. Oleh karena untukmenyalakan thyristor perluadanyapenyulutanakandiperolehtegangankeluaranyangbervariasi.Ada dua kondisi agar thyristor konduk yaitu: 1.Thyristor dalam keadaan forward bias ( Vthy>0) 2.Arus penyulutan pada terminal gate thyristor Penyearahyangmenggunakanthyristordigolongkansebagaipenyearahyang terkendali. Sama sepertisebelumnyapenyearahinipundapatdikelompokkan menjadi 2 macam yaitu: 1.Penyearah gelombang terkendali 2.Penyearah gelombang penuh terkendali 4.2.1 Penyearah gelombang setengah Terkendali 4.2.1.1.Beban Resistif Rangkaian dan bentuk gelombang penyearah 1 phasa setengah gelombang terkendalidenganbebanresistifditunjukkanpadagambar4.1Terlihatbahwa thyristorakankonduksisaat=dankondisiiniakanterusberlangsung 67 sampai polaritasdari tegangannyaberubah atausampai IT IH,yaituketika = .Olehkarenabebanresistif,arusbebannyaakanmengikutibentukgelombang dariteganganya.Jadidenganmengaturteganganrata-ratayangmunculpada beban.Tegangan rata-rata ( Vdc ) pada beban resistif dinyatakan sebagai berikut :Vdc = Vo = sin (t Vdc = cos (4.1) DayayangdiserapolehbebanresistifadalahV2rms/Rdengantegangan efektif( rms ) yang melalui beban resistif yang dinyatakan sebagai berikut: Vrms = Vrms = Vrms = (4.2) 68 Gambar 4.1. penyearah 1 phasa gelombang terkendali dengan beban R Contoh 4.1. Rancanglahsebuahrangkaianpenyearah1phasagelombangsetengahterkendali yang menghasilkan tegangan rata-rata sebesar 40 V dengan beban yang digunakan adalah beban resistif 100 dan sumber tegangan 120 Vrms pada frekuensi 50 Hz. Tentukan daya yang diserap oleh beban R dan factor daya rangkaian. Penyelesaian: Diketahui Vdc = 40V R = 100 Vs = 120 Vrms Dari persamaan 4.1. bahwa sudut penyalaan thyristor yang dibutuhkan sebesar: = cos-1 = cos-1 = 61,20 = 1,07 rad Dan tegangan efektif sebesar Vrms = = 75,6 V Vrms = 75,6 V 69 Daya yang diserap oleh beban PR = = = 57,1 W PR = = 57,1 W Factor daya rangkaian Pf = Pf = Pf = Pf = 0,63 4.2.1.2. Beban Resistif-Induktif (R-L) Padabebaninduktif,arusbebantidakdapatberubahsecaramendadak. PadasaatthyristordinyalakansepertiditunjukkanpadaGambar4.2.arusakan mulainaik,setelahtegangannyamulainegativethyristorakantetapterus konduksiuntukmembuangmuatansampaienergyinduktifyangtersimpan dibebannya ( di induktif ). 70 Gambar 4.2. Penyearah 1 phasa gelombang terkendali dengan beban R-L ArusyangmengalirpadabebanR-L adalahpenjumlahanarusforceddan arus respon alamiah dinyatakan sebagai berikut: I(=if ( in ( =sin ( + Ae(4.3) Konstanta A ditentukan dengan kondisi awal i( I(= 0 = sin ( +Ae(4.4) A = sin (4.5) Subtitusi A dan sederhanakan persamaan berikut: I(= sint sin untuk (4.6) Saat = I() = 0 = sin sin (4.7) Tegangan rata-rata keluaran penyearah dinyatakan: Vo=Vdc= sin Vo=Vdc= cos cos(4.8) 71 Arus rata-rata dan efektif ( rms) keluaran penyearah dinyatakan: Idc = (4.9) Idc = (4.10) Contoh 4.2. Sebuahrangkaianpenyearah1phasagelombangterkendalidenganbeban R=20 dan L= 0,04 H dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 120 Vrms. Jika sudut penyalaan thyristor sebesar 450. Tentukan : a.Nyatakan persamaan arus i(wt) b.Arus rata-ratac.Daya yang diserap oleh beband.Factor daya rangkaianPenyelesaian : a). parameter penyearah sebesar : Vm= 120 = 169,7 V Z = ( R2+(0,5 =(202 +(377.0,04)2)0,5 =25 tan-1 (=tan-1(377.0,04/20) = 0,646 rad = L/R = 377.0,04/20 = 0,754 = 450 = 0,785 rad

Subtitusikan harga parameter pada persamaan 4.7. sehingga diperoleh: I(=6,78 sin ( untuk 72 Sehingga diperoleh konduksi sampai = 3,79 rad (2170) dan sudut konduksi sebesar = = 3,79-0,785 = 3,01rad = 1720 b).Arus rata-rata I= sin I=2,19 A c). Daya yang diserap oleh beban sebesar: Irms = sin Irms = 3,26 A P = I2rmsR P = (3,26)2(20) = 213W d). factor daya sebesar pf = pf = = 0,54 4.2.1.3.Simulasi Dengan Program MATLAB SimulasirangkaianpenyearahgelombangterkendalidenganbebanR danR-LdapatdisimulasidenganmenggunakanprogramMATLAB.Program 73 yangdigunakandalambentukM-FILEMATLABSepertiditunjukkanpada program di bawah ini. MATLAB Simulation% The Matlab program used for simulation is presented below. % Program to simulate the half-wave controlled rectifier circuit % Enter the peak voltage, frequency, inductance L in mH and resistor R disp('Typical value for peak voltage is 340 V') peakV=input('Enter Peak voltage in Volts>'); disp('Typical value for line frequency is 50 Hz') freq=input('Enter line frequency in Hz>'); disp('Typical value for Load inductance is 31.8 mH') L=input('Enter Load inductance in mH>'); disp('Typical value for Load Resistance is 10.0 Ohms') R=input('Enter Load Resistance in Ohms>'); disp('Typical value for Firing angle is 30.0 degree') fangDeg=input('Enter Firing angle within range 0 to 180 in deg>'); fangRad=fangDeg/180.0*pi; w=2.0*pi*freq; X=w*L/1000.0; if (X