Elda Tugas #1

1. Apa yang dimaksud dengan elektronika daya?

jawab:

menurut pendapat saya, elda adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang sistem elektronika pada pengkonversian daya listrik. Elda merupakan ilmu gabungan antara kontrol, power, dan elektronika.

2. Sebutkan macam – macam thyristor dan jelaskan dengan gambar cara kerjanya!

jawab:

Jenis-jenis Thyristor dibagi sebagai berikut:

1.SCR kepanjangan dari S ilicon C ontrolled R ectifier. SCR berfungsi sebagai saklar arus searah. Struktur SCR terbentuk dari dua buah junction PNP dan NPN.Untuk memudahkan analisa, SCR dapat digambarkan sebagai dua transistor yang NPN dan PNP yang dirangkai sebgai berikut:

SCR mempunyai 3 kaki yaitu Anoda (A) , Katoda(K) dan Gate (G) . Dalam kondisi normal Antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda biasa. Anoda dan Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal sebesar 0.6Volt lebih positif dari Katoda. SCR akan tetap menghantar walaupun trigger pada Gate telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi tidak menghantar setelah Masukan tegangan pada Anoda dilepas.

2.DIAC
kepanjangan dari Diode Alternating Current. DIAC tersusun dari dua buah dioda PN dan NP yang disusun berlawanan arah. DIAC memerlukan tegangan breakdown yang relatif tinggi untuk dapat menembusnya. Karena karakteristik inilah DIAC umumnya dipakai untuk memberi trigger pada TRIAC .

3.TRIAC
kepanjangan dari Triode Alternating Current. TRIAC dapat digambarkan seperti SCR yang disusun bolak-balik. TRIAC dapat melewatkan arus bolak-balik. Dalam pemakaiannya TRIAC digunakan sebagai saklar AC tegangan tinggi (diatas 100Volt). TRIAC bisa juga disebut SCR bi-directional. Untuk memberi trigger pada TRIAC dibutuhkan DIAC sebagai pengatur level tegangan yang masuk.

Prinsip Kerja Thyristor :

Ketika tegangan anode dibuat lebih positif dibandingkan dengan tegangan katode, sambungan J₁ dan J₃ berada pada kondisi forward bias. Sambungan J₂ berada pada kondisi ini thyristor dikatakan pada kondisi reverse bias, dan akan mengalir arus bocor yang kecil anatar anaode ke katode. Pada kondisi ini thyristor dikatakan pada kondisi forward blocking atau kondisi offpstate, dan arus bocor dikenal sebagai arus off-state I_D. Jika tegangan anode ke katode V_AK ditingkatkan hingga suatu tegangan tertentu, sambungan J₂ akan bocor. Hal ini dikenal dengan avalance breakdown dan tegangan V_AK tersebut dikenal sebagai forward breakdown voltage, V_BO. Dan karena J₁ dan J₃ sudah berada pada kondisi forward bias, maka akan terdapat lintasan pembawa muatan bebas melewati ketiga sambungan, yang akan menghasilkan arus anode yang besar. Thyristor pada kondisi ini disebut berada pada keadaan konduksi atau keadaan hidup. Tegangan jatuh yang terjadi dikarenakan oleh tegangan ohmic antara empat layer dan biasanya cukup kecil sekitar 1 V. Pada keadaan on, arus anode dibatasi oleh resistansi atau impedansi luar RL, seperti terlihat pada gambar 1(a). Arus anode harus lebih besar  dari suatu nilai yang disebut Latching current I_L, agar diperoleh cukup banyak aliran pembawa muatan bebas yang melewati sambungan-sambungan ; jika tidak devais akan kembali ke kondisi blocking ketika tegangan anode ke katode berkurang. Latching current ( I_L ) adalah arus anode minimum yang diperlukan agar membuat thyristor tetap kondisi hidup, begitu thyristor dihidupkan dan sinyal gerbang dihilangkan. Karakteristik v-i umum dari suatu thyristor diberikan pada gambar 1(b).

Ketika berada pada kondisi on, thyristor bertindak sebagai diode yang tidak terkontrol. Devais ini terus berada pada kondisi on karena tidak adanya lapisan deplesi pada sambungan J₂ karena pembawa-pembawa muatan yang bergerak bebas. Akan tetapi, jika arus maju anode berada dibawah suatu tingkatan yang disebut holding current I_H, daerah deplesi akan terbentuk disekitar J₂ karena adanya pengurangan banyak pembawa muatan bebas dan thyristor akan berada pada keadaan blocking. Holding current terjadi pada orde miliampere dan lebih kecil dari latching current I_L, I_H>I_L. Holding current I_H adalah arus anode minimum untuk mempertahankan thyristor pada kondisi on. Ketika tegangan katode lebih positif dibanding dengan anode, sambungan J₂ terforward bias, akan tetapi sambungan J₁ dan J₃ akan ter-reverse bias. Hal ini seperti diode-diode yang terhubung secara seri dengan tegangan balik bagi keduanya. Thyrstor akan berada pada kondisi reverse blocking dan arus bocor reverse dikenal sebagai reverse current I_R. Thyristor akan dapat dihidupkan dengan meningkatkan tegangan maju V_AK diatas V_BO, tetapi kondisi ini bersifat merusak. dalam prakteknya, tegangan maju harus dipertahankan dibawah V_BO dan thyristor dihidupkan dengan memberikan tegangan positf antara gerbang katode. Begitu thyristor dihidupkan dengan sinyal penggerbangan itu dan arus anodenya lebih besar dari arus holding, thyristor akan berada pada kondisi tersambung secara positif balikan, bahkan bila sinyal penggerbangan dihilangkan . Thyristor dapat dikategorikan sebagai latching devais.

3. Persyaratan apa yang menyebabkan thyristor mengalirkan arus (turned on)?

Jawab:

Thyristor mempunyai 3 terminal yaitu anoda, katoda don gerbang (gate). Arus yangmengalir dan anoda ke katoda disebut arahnya positif. Seperti diode, thyristor tidak dapat mengalirkanrus dengan arah negatif, thyristor mengalirkan rus dan anoda ke katoda hanya bila thyristor afungsikan.Thyristor akan berfungsi apabila sejumjah, Tegangan tertentu mengalir pada gerbangnya gate. Sekalithyristor berfungsi tidak diperlukan untuk menambah tegangan pada gerbangnya, dan karakteristiknyamenjadi identik dengan diode biasa. Pada prinsipnya thyristor atau disebut juga dengan istilah SCR (Silicon Controlled Rectifier) adalah suatu dioda yang dapat menghantar bila diberikan arus gerbang(arus kemudi).Arus gerbang ini hanya diberikan sekejap saja sudah cukup dan thyristor akan terusmenghantar walaupun arus gerbang sudah tidak ada.

4. Bagaimana thyristor dapat “turned off”?

Jawab:

Sebelum saya menjelaskan tentang bagaimana Thyristor dapat turn off, saya akan menjelaskan beberapa karakteristik dari Thyristor itu sendiri,

Karakteristik Thyristor dapat dilihat pada Gambar. Karaktristik tegangan versus arus ini diperlihatkan bahwa thyristor mempunyai 3 keadaan atau daerah, yaitu :

1. Keadaan pada saat tegangan balik (daerah I)
2. Keadaan pada saat tegangan maju (daerah II)
3. Keadaan pada saat thyristor konduksi (daerah III

Pada daerah I, thyristor sama seperti diode, dimana pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir sampai dicapainya batas tegangan tembus (Vr). Pada daerah II terlihat bahwa arus tetap tidak akan mengalir sampai dicapainya batas tegangan penyalaan (Vbo). Apabila tegangan mencapai tegangan penyalaan, maka tiba – tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada arus mengalir. Pada saat ini thyristor mulai konduksi dan ini adalah merupakan daerah III. Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebut sebagai arus genggam (IH = Holding Current). Arus IH ini cukup kecil yaitu dalam orde miliampere.

Untuk membuat thyristor kembali off, dapat dilakukan dengan menurunkan arus thyristor tersebut dibawah arus genggamnya (IH) dan selanjutnya diberikan tegangan penyalaan.

5. Apa yang dimaksud dengan komutasi sendiri (line commutated)?

Jawab:

tegangan masukannya bersifat bolak – balik, tegangan balik muncul pada thyristor seketika setelah arus maju menuju ke nol.

6. Apa yang dimaksud dengan komutasi paksa (forced commutated)?

Jawab:

Kondisi komutasi paksa (forced commuted) akan terjadi jika Thyristor dalam keadaan Off menggunakan komponen eksternal.

Jika sebuah thyristor digunakan di dalam rangkaian DC, saat pertama kali diaktifkan (turn On), Thyristor tersebut akan tetap menyala sampai arusnya menjadi nol. Rangkaian DC tersebut menciptakan tegangan balik melewati Thyristor ( dan juga sedikit Arus balik) dalam waktu yang singkat, tetapi cukup lama untuk menonaktifkan thyristor.

Rangkaian sederhana biasanya terdiri dari kapasitor dan switch (thyristor lainnya) yang dihubungkan secara pararel dengan thyristor. Saat switch tertutup,Arus akan terisi oleh kapasitor dalam waktu yang singkat. Hal ini menyebabkan tegangan balik melewati thyristor, dan thyristor menjadi Off.

7.  Apa perbedaan antara thyristor dan triac?

Jawab:

TRIAC dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasanya digunakan untuk pengendalian fasa ac (contohnya: controller tegangan ac). Hal tersebut dapat dianggap sebagai dua buah SCR tersambung secara antiparalel. Karena TRIAC merupakan devais bidirectional, terminalnya tidak dapat ditentukan sebagai ande / katode. Sedangkan pada thyristor hanya satu arah.

8. Apakah yang dimaksud dengan converter?

Jawab:

converter adalah suatu alat untuk mengkonversikan daya listrik dari satu bentuk ke bentuk daya listrik lainnya.

9. Bagaimana prinsip kerja dari konversi ac ke dc?

Jawab:

Suatu rangkaian converter satu fasa dengan dua natural commutated thyristor diperlihatkan dalam gambar berikut:

Nilai rata – rata dari tegangan output dapat dikendalikan dengan mengubah – ubah conduction time dari thyristor satu sudut firing delay, α. Inputnya dapat berupa sumber satu atau tiga fasa. Converter – converter ini juga dikenal sebagai penyearah control.

10. Bagaimana prinsip kerja dari konversi ac ke ac?

Jawab:

Converter ini digunakan untuk memperoleh tegangan keluaran ac  variable dari sumber ac tetap dan converter satu fasa dengan suatu TRIAC pada gambar berikut.

Tegangan keluaran dikendalikan dengan mengubah – ubah conduction time dari TRIAC atau sudut delay penyalaan, α. Tipe converter ini dikenal juga sebagai controller tegangan ac.

11. Bagaimana prinsip kerja dari konversi dc ke dc?

Jawab:

Converter dc – dc juga dikenal sebagai dc chopper atau pensaklaran regulator dan suatu rangkaian transistor chopper diberikan pada gambar berikut.

Tegangan keluaran rata – rata dikendalikan dengan mengubah – ubah conduction time t dan transistor Q₁. Jika T adalah periode chopping, maka t₁ = δT. δ dikenal sebagai sebagai duty cycle dari chopper-nya.

12. Bagaimana prinsip kerja dari konversi dc ke ac?

Jawab:

Converter dc – ac dikenal juga sebagai inverter. Suatu inverter transistor fasa tunggal diperlihatkan pada gambar berikut.

Jika transistor M₁ dan M₂ tersambung pada setengah periode, dan M₃ dan M₄ tersambung pada setengah periode lainnya, keluaran akan berbentuk tegangan ac. Tegangan keluaran dapat dikendalikan dengan mengubah – ubah conduction time dari transistor.