AC Regulator Elektronika Daya

1.         Tujuan

Setelah melakukan project ini mahasiswa diharapkan mampu:

Ø Memahami prinsip kerja dari AC voltage controller

Ø Mengatur sudut penyalaan dari triac sebagai pengendali tegangan AC

2.         Dasar Teori

TRIAC / thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara anti-paralel dengan terminal gate bersama. Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran. TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katoda-nya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (ID) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-offkan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus ID di bawah arus IH.

AC voltage controller adalah konverter yang mengontrol tegangan, arus, dan daya rata-rata yang dikirim ke beban AC dari sumber AC. Komponen utama dari ac voltage controller adalah TRIAC atau thyristor (SCR) yang dipasang secara anti-paralel. Skema pensakelaran dari ac voltage controller ada dua, yang pertama dengan phase control, pensakelaran berlangsung setiap siklus sumber, dimana gelombang tegangan dari sumber ke beban akan terhapus setiap siklusnya. Skema pensakelaran yang kedua adalah dengan integral cycle, dimana tegangan output pada beban akan terhapus untuk beberapa siklus. Rangkaian AC voltage controller ditunjuka pada gambar 1.

           

Gambar 1. Rangkaian AC voltage-controller untuk Thyristor anti-paralel dan triac

Penggunaan dua Thyristor antiparalel memberikan pendalian tegangan AC secara simetris pada kedua setengah gelombang pertama dan setengah gelombang berikutnya. Penggunaan Triac merupakan cara yang paling simpel, efisien, dan handal. Triac merupakan komponen dua-arah sehingga untuk mengendalikan tegangan AC pada kedua setengah gelombang cukup dengan satu pulsa trigger. Barangkali inilah yang membuat rangkaian pengendalian jenis ini sangat populer di masyarakat. Kelemahannya terletak pada kapasitasnya yang masih terbatas dibandingkan bila menggunakan Thyristor. 

Perhatikan Gambar 1 di atas, jika tegangan sinusoidal dimasukkan pada rangkaian seperti pada gambar, maka pada setengah gelombang pertama Thyristor Q1 mendapat bias maju, dan Q2 dalam keadaan sebaliknya. Kemudian pada setengah gelombang berikutnya, Q2 mendapat bias maju, sedangkan Q1 bias mundur. Agar rangkaian dapat bekerja, ketika pada setengah gelombang pertama Q1 harus diberi sinyal penyalaan pada gatenya dengan sudut penyalaan, misalnya α. Seketika itu Q1 akan konduksi. Q1 akan tetap konduksi sampai terjadi perubahan arah (komutasi), yaitu tegangan menuju nol dan negatif. Setelah itu, pada setengah periode berikutnya, Q2 diberi trigger dengan sudut yang sama, proses yang terjadi sama persis dengan yang pertama. Dengan demikian bentuk gelombang keluaran seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

 

Gambar 2. Gelombang tegangan input dan output

1.      Alat dan Bahan

                   Pada project UAS ini menggunakan alat dan bahan sebagai berikut

Ø  TRIAC TIC 226 1 pcs

Ø  R_var 50kΩ

Ø  R_L 4.7 KΩ/0.5W

Ø  Diac 1N5758

Ø  Capasitor 82 nF

Ø  Banana plug 4 pcs

Ø  Connector Screw

Ø  PCB

Ø  Spacer 10 pcs

Ø  Kabel Tunggal merah dan hitam 0.5 meter

Ø  Acrylic 12x8 cm

Ø  Multimeter

Ø  Osciloscope

  

2.         Gambar Rangkaian

Gambar 3. Rangkaian AC Regulator

3.         Langkah – Langkah Project

1.     Buat gambar rangkaian menggunakan software drawing untuk layout rangkaian. Dalam hal ini saya menggunakan software eagle.

2.         Print hasil layout yang sudah di buat di kertas kalender.

3.         Setrika kertas layout diatas pcb.

4.     Tunggu beberapa menit sampai pcb tidak panas lagi, lalu gosok secara berlahan kertas layout yang diatas pcb dengan air.

5.         Siapkan pelarut atau ferriclorid untuk melarutkan pcb tersebut dan larutkan pcb sesuai takaran yang diinginkan.

6.         Cuci pcb dengan air dan cek jalur layout.

7.         Lakukan pembolongan pcb dengan bor sesuai pad layout.

8.         Solder rangkaian dan lakukan pengetesan rangkaian. Tes rangkaian dengan tegangan 30 VAC dan function Generator.

9.         Nyalakan Power Supplay

10.        Aturlah resistor variabel pada posisi maksimum

11.        Ukurlah tegangan input V_in dan tegangan output V_out

12.        Ukurlah arus yang mengalir pada gate I_g

13.        Gambarkan bentuk gelombang V_in dan V_out

14.        Ulangi langkah 3 s/d 6 untuk setiap perubahan sudut penyalaan seperti pada tabel 1

15.        Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 1  

No	Sudut Penyalaan	Vin (Volt)		Vout (Volt)
		RMS	Maks	RMS	AVE
1	48.6o	31.4	46.4	27.8	1.79
2	75o	31.5	47.2	24	1.84
3	90o	31.5	48	21.4	1.89
4	120o	31.9	48.8	13.9	1.88
5	130o	31.9	48.8 V	11.5	1.84

Tabel 1. Data Project

         4.  Gambar Gelombang

Sudut penyalaan 48.6⁰

 Sudut penyalaan 75⁰

 Sudut penyalaan 90⁰

Sudut penyalaan 120⁰

Sudut penyalaan 130⁰

 

5. Analisa

        Dari Praktikum tentang AC Regulator ini maka dapat dianalisa Pengaturan nilai tegangan dilakukan dengan cara mengatur sudut penyalaan saklar dayanya yang akan mendelay gelombang tegangan output, sehingga regulator AC ini disebut juga dengan phase delay control. Proses delay dilakukan dengan cara menyambung dan memutuskan tegangan ke sumber, sehingga ada gelombang ke beban yang terbuang. Pada Rangkaian AC Regulator yang telah dibuat tersebut dilakukan percobaan dengan berbagai sudut penyalaan yaitu mulai dari 48.6⁰ -130⁰. Mengapa tidak dari sudut 30⁰, hal tersebut karna nilai potensio yang telah diputar tidak mampu mencapai sudut penyalaan 30⁰.

6. Kesimpulan

Jika sebuah saklar thyristor terhubung antara tegangan sumber bolak-balik (alternating current - ac) dan beban, daya yang mengalir dapat dikendalikan dengan mengatur nilai rms tegangan ac yang diberikan ke beban, dan tipe rangkaian daya ini disebut sebagai pengaturan tegangan ac (ac voltage controller). Ditinjau dari transfer dayanya, secara umum ada dua tipe pengendalian Kontrol on-off dan Kontrol sudut fasa. Pada kontrol on-off, saklar thyristor menghubungkan beban dengan sumber ac untuk beberapa siklus tegangan masukan dan memutuskan-nya untuk beberapa siklus yang lain. Pada kontrol fasa, saklar thyristor menghubungkan beban dengan sumber ac untuk setiap bagian siklus tegangan masukan. Pada percobaan yang telah dipraktekkan, maka sudut penyalaan bermula dari sudut 48.6⁰ -130⁰. Lewat dari sudut tersebut maka lampu dimmer akan mati.