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 ID.
Jika tegangan anode ke katode VAK ditingkatkan hingga suatu tegangan
tertentu, sambungan J2 akan bocor. Hal ini dikenal dengan avalance
breakdown dan tegangan VAK tersebut dikenal sebagai forward
breakdown voltage, VBO. 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 IL, 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 ( IL ) 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 IH, 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
IL, IH>IL. Holding current IH
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 IR.
Thyristor akan dapat dihidupkan dengan meningkatkan tegangan maju VAK
diatas VBO, tetapi kondisi ini bersifat merusak. dalam prakteknya,
tegangan maju harus dipertahankan dibawah VBO 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 :
- Keadaan pada saat tegangan
balik (daerah I)
- Keadaan pada saat tegangan maju
(daerah II)
- 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.