Top Banner
PERCOBAAN 4 PENYEARAH KELOMPOK 3 : 1. Ema Amalia Iftitah (LT2D/ 09) 2. Faizal Adi Nugroho (LT2D/ 10) 3. Hadzrat Nizzamudin (LT2D/ 11) 4. Lintang Fajar (LT2D/ 12 ) Program Studi Teknik Listrik
26

Penyearah Fix Kirim

Jul 09, 2016

Download

Documents

hanifinsan

awesome
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Penyearah Fix Kirim

PERCOBAAN 4

PENYEARAH

KELOMPOK 3 :

1. Ema Amalia Iftitah (LT2D/ 09)

2. Faizal Adi Nugroho (LT2D/ 10)

3. Hadzrat Nizzamudin(LT2D/ 11)

4. Lintang Fajar (LT2D/ 12 )

Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Semarang 2013

Page 2: Penyearah Fix Kirim

PERCOBAAN 4

PENYEARAH

1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan mahasiswa dapat :

1. Merangkai Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh

2. Menghitung dan menggambar sinyal keluaran

3. Menjelaskan pengaruh beban dan tapis

2. Teori dasar

Penggunaan dioda yang paling umum adalah sebagai penyearah. Penyearah

aalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi

Tegangan DC. Penyearah dengan dioda mengikuti sifat dioda yang akan menghantar

saat dibias maju dan tidak konduksi saat dibias mundur.

Ada dua jenis rangkaian penyearah dengan menggunakan dioda yaitu Penyearah

Setengah Gelombang dan Penyearah gelombang penuh.

Pada penyearah setengah gelombang periode positif dioda akan mendapat bias

maju sedangkan pada setengah periode negatif akan mendapat bias mundur, Hal ini

akan menyebabkan tegangan beban RL merupakan sinyal setengah gelombang.

Gambar 4.1 Penyearah Setengah Gelombang

Tegangan keluaran Hasil Penyearah setengah gelombang penuh VDC = Vm/π.

Antara sinyal masukan dan sinyal keluar mempunyai periode yang sama sehingga

frekwensi keluaran sama dengan frekwensi masukan.

Page 3: Penyearah Fix Kirim

Dengan menggunakan dua buah dioda dan sebuah transformator CT

( transformator dengan cabang tengah ) suatu rangkaian penyearah gelombang penuh

akan didapat.

Gambar 4.2 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Pada saat a positif D1 akan konduksi dan arus akan mengalir ke beban melalui

D1, pada siklus berikutnya, saat a negatif dan b positif, D2 akan konduksi dan arus

akan mengalir melalui D2. Harga rata – rata tegangan DC gelombang penuh VDC = 2

Vm/ π . Frekwensi yang dihasilkan adalah dua kali frekwensi masukan sebab setiap

satu gelombang menghasilkan dua puncak gelombang positif.

Jika transformator tidak mempunyai cabang tengah dan diperlukan gelombang

penuh, maka dapat digunakan rangkaian dioda dengan sistem jembatan.

Gambar 4.3 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Dalam rangkaian penyearah, tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak.

Untuk menghasilkan tegangan DC yang rata diperlukan penapis untuk mengurangi

tegangan riak.

Komponen – komponen yang dapat digunakan sebagai tapis adalah komponen –

komponen reaktif ( L dan C ). Induktor mempunyai sifat sebagai penahan sinyal AC

sedangkan kapasitor mempunyai sifat sebagai pelolos (pass ) untuk sinyal AC ,

Page 4: Penyearah Fix Kirim

sehingga untuk menghasilkan sinyal DC yang baik dapat dibuat rangkaian penapis

dengan menggunakan induktor, kapasitor atau gabungan keduanya.

Gambar 4.4 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Tapis

Gambar 4.5 Tegangan keluaran penyearah gelombang penuh dengan tapis

Penapis kapasitor berdasarkan deteksi puncak, artinya pada saat gelombang

masukan menuju dari nol maka dioda akan dibias maju, pada saat ini kapasitor akan

diisi muatan hingga tegangan puncak tercapai. Pada saat gelombang menuju negatif ,

maka dioda akan dibias mundur, karena kapasitor akan mempertahankan tegangan

maksimumnya, muatan akan dilewatkan menuju resistansi beban dan akan terisi lagi

saat tegangan puncak berikutnya

3. Peralatan dan bahan

1. Osciloskop 1 buah

Page 5: Penyearah Fix Kirim

2. Transformator 220 V / 9 V CT 1 buah

3. Dioda Silikon IN 4007 4 buah

4. Resistor 470 Ω , 1 KΩ , 2K2Ω 1 buah

Page 6: Penyearah Fix Kirim

5. Kapasitor Elektrolit 100 μF, 1000 μF , 470 μF

6. Kabel Jumper

Page 7: Penyearah Fix Kirim

4. Diagram Rangkaian

Gb. 4.41. Penyearah Setengah Gelombang

Gb. 4.5. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Page 8: Penyearah Fix Kirim

Gb. 4.6 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Gb. 4.7 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Penapis Kapasitor

5. Langkah Percobaan

5.1. Penyearah Setengah Gelombang

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.4dengan RL = 470Ω

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 1.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3

Page 9: Penyearah Fix Kirim

5.2 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.5dengan RL = 470Ω

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 2.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

Page 10: Penyearah Fix Kirim

5.3 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.6dengan RL = 470Ω

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 3.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

Page 11: Penyearah Fix Kirim

5.4 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.7dengan RL = 470Ω dan kapasitor

dengan nilai 100 μF

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 4.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

6. Gantikan kapasitor penapir menjadi 470 μF , ulangi langkah 2 sampai 5

7. Gantikan kapasitor penapir menjadi 1000 μF , ulangi langkah 2 sampai 5

Page 12: Penyearah Fix Kirim
Page 13: Penyearah Fix Kirim

6. Tabulasi Data

Tabel. 1. Penyearah Setengah Gelombang

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL VRL

6 470 5,02 2,95

6 1K 2,53 2,95

6 2K2 1,08 2,949

Tabel 2. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL VRL

6 470 10 2,43

6 1K 5 2,425

6 2K2 2,16 2,43

Tabel 3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL VRL

6 470 9,98 2,43

6 1K 5,04 2,437

6 2K2 2,16 2,43

Page 14: Penyearah Fix Kirim

Tabel 4. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Filter

Penapis C RL

[ Ω ]

Multimeter

IRL VRL

100 μF

470

1K

2K2

13,6

7,18

3,14

2,43

2,43

2,45

1000 μF

470

1K

2K2

13,5

7,2

3,15

2,48

2,48

2,48

7. Tugas dan Pertanyaan.

1. Hitung Arus dan Tegangan keluaran rangkaian penyearah setengah

gelombang dan gelombang penuh ?

2. Apa berbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah setengah

gelombang dan gelombang penuh ?

3. Apa berbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah gelombang

penuh dengan trafo dan sistem jembatan ?

4. Bagaimana Hasil Percobaan dan Perhitungan arus dan tegangan Keluaran

penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh ?

5. Bagaimana pengaruh beban pada penyearah setengah gelombang dan

gelombang penuh?

6. Bandingkan besar tegangan keluaran penyearah gelombang penuh tanpa

kapasitor dan dengan kapasitor ?

7. Apakah perubahan Beban berpengaruh terhadap besarnya tegangan

keluaran.?

8. Apakah pengaruh perubahan nilai kapasitor terhadap tegangan keluaran ?

Page 15: Penyearah Fix Kirim

8.JAWABAN PERTANYAAN

1. Perhitungan ARUS setengah gelombang (Pada tabel 6.1)

o Jumlah kotak 2 (RL=470)

Vm = 4 x volt/div

= 2 x 5 = 10 V

VRL = Vm : π

= 10 : 3,14 = 3,18 V

IR = VRL: RL

= 3,18 : 470 = 13,56 mA

o Jumlah kotak 2,8 (RL =1K)

Vm = 2,8 x volt/div

= 2,8 x 5 = 14 V

VRL = Vm : π

= 14 : 3,14 =4,56 V

IR = VRL: RL

=4,56 : 1K = 4,56 mA

o Jumlah kotak 3,6 (RL = 3K3)

Vm = 3,6 x volt/div

= 3,6 x 5 = 18 V

VRL = Vm : π

= 18 : 3,14 =5,72 V

IR = VRL: RL

=5,72 : 3K3= 1,736 mA

Perhitungan ARUS gelombang penuh (Pada tabel 6.2)

o Jumlah kotak 2,8 (RL=470)

Vm = 2,8 x volt/div x 2

= 2,8 x 5 x 2 = 28 V

VRL = Vm : π

= 28 : 3,14 =8,91 V

IR = VRL: RL

=8,91 : 470 =1896µA

o Jumlah kotak 2,8 (RL =1K)

Page 16: Penyearah Fix Kirim

Vm = 2,8 x volt/div x 2

= 2,8 x 5 x 2 =28 V

VRL = Vm : π

= 28 : 3,14 =8,91 V

IR = VRL: RL

=8.91 : 1K = 8.91mA

o Jumlah kotak 3,6 (RL = 3K3)

Vm = 3,6 x volt/div x 2

= 3,6 x 5 x 2 = 36 V

VRL = Vm : π

= 36 : 3,14 =11,46 V

IR = VRL: RL

= 11,46 : 3K3= 3,47 mA

2. Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian

penyearah yang menggunakansatu buah dioda. Sesuai dengan prinsip

dasar dioda, idealnya dioda akan berfungsiseperti seutas kawat pada saat

diberi bias maju dan berfungsi bagaikan saklar terbuka pada saat diberi bias mundur.

Persamaan untuk mencari tegangan dan arusDC yang dihasilkan oleh diode

penyearah setengah gelombang adalah sebagai berikut

VDC =

IDC =

Dimana Vp adalah tegangan puncak AC, RL adalah hambatan yang terpasangdalam

rangkaian, VDC  merupakan tegangan DC dan IDC arus yang dihasilkan

Penyearah gelombang penuh.Terdapat dua macam rangkaian penyearah ini, yakni

penyearah gelombang penuh dengan menggunakan 2 dioda dan penyearah model

jembatan(membutuhkan 4 buah diode). Rectifier gelombang penuh adalah equivalen

Page 17: Penyearah Fix Kirim

dengan dua kali rectifier setengah gelombang dan persamaan tegangan dan

arusDC yang dihasilkan adalah;

VDC =

IDC =

3. Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda

penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini hanya bisa digunakan

pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT

ini adalah:

dimana V1=teg primer dan V2=teg sekunder

Cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan seperti berikut :

Pada artikel mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian sekunder trafo CT

terdapat 2 sinyal output yang terjadi secara bersamaan, mempunyai amplitudo

yang sama namun berlawanan fasa. Saat tegangan input (teg primer) berada pada

siklus positif, pada titik AO akan terjadi siklus positif sementara pada titik OB

akan terjadi siklus negatif. Akibatnya D1 akan mengalami panjaran maju

(forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga

arus akan mengalir melalui D1 menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Page 18: Penyearah Fix Kirim

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus negatif, pada titik AO akan

terjadi siklus negatif sementara pada titik OB akan terjadi siklus positif.

Akibatnya D2 akan mengalami panjaran maju (forward bias) sedangkan D1

mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D2

menuju ke beban dan kembali ke titik center tap.

Dari penjelasan cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini terlihat bahwa

tegangan yang terjadi pada beban mempunyai polaritas yang sama tanpa

memperdulikan dioda mana yang menghantar karena arus mengalir melalui arah

yang sama sehingga akan terbentuk gelombang penuh yang disearahkan seperti

ditunjukkan pada grafik sinyal berikut.

Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap

siklus tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat

siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua

gambar berikut.

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan

kembali melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D

mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda

tersebut bersifat sebagai isolator.

Page 19: Penyearah Fix Kirim

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda D

menuju beban dan kembali melalui dioda A. Karena dioda B dan C mengalami

reverse bias maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan

beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC).

Grafik sinyal dari penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda

bridge) ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1 komponen saja atau pun

bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus

diperhatikan adalah besar arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari

besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

4. Hasil percobaan tegangan dan arus yang di hasilkan penyearah setengah

gelombang dengan penyearah gelombang penuh perbandingan tegangan

adalah 1:2

5. pengaruh beban pada penyearah setengah gelombang

untuk jenis beban induktif, bentuk gelombang arus tidak akan persis sama dengan

bentuk gelombang tegangan, karena pengaruh sifat induktif beban dapat dilihat sendiri

bahwa untuk beban resistif,saat konduksi dari dioda hanya terjadi pada setengah

siklus perioda pertama tegangan masukan (pada periode positifnya saja). Sehingga

Page 20: Penyearah Fix Kirim

bentuk gelombang arus dan tegangan keluaran akan sama. Sedangkan pada beban

jenis induktif, arus pada sisi beban tidak dapat berubah secara tiba-tiba, karena sifat

dari beban induktif yang dapat menyimpan dan membuang energi pada jangka waktu

tertentu. Arus beban akan naik bersamaan dengan naiknya tegangan keluaran

penyearah, namun arus beban berubah menjadi nol.

Pengaruh beban penyearah satu fase gelombang penuh

Kondisi pembebanan yang berlaku pada penyearah satu fasa setengah gelombang juga

akan berlaku pada penyearah satu fasa gelombang penuh jenis ini. Khusus untuk

beban resistif, setiap dioda akan konduksi tepat selama setengah siklus dari perioda

tegangan. Sementara pada beban induktif akan terjadi pergeseran sebesar sudut Ф.

Sehingga tetap dibutuhkan pemasangan dioda dzener pada sisi beban untuk

menghindari tegangan balik negative pada dioda utama

Suatu keuntungan dalam menggunakan jenis baban induktif adalah beban sekaligus

berfungsi sebagai tapis dari komponen-komponen harmonic yang timbul, terutam

terhadap tegangn keluaran.

6. Pemberian kapasitor pada penyearah gelombang penuh untuk mengurangi riak yang

ada pada gelombang agar lurus/ searah

7. beban tidak mempengaruhi tegangan keluaran

8. Semakin besar pemberian nilai kapasitor maka gelombang semakin lurus maka

tegangan keluaran mendekati Dc sempurna.

9.KESIMPULAN

1. Dioda penyearah digunakan sebagai penyearah tegangan mengubah arus AC

menjadi DC.

2. Dioda setengah gelombang menyearahkan tegangan AC yang berbentuk

gelombang sinus menjadi tegangan DC, namun hanya siklus tegangan AC

yang positif saja yang dapat melewati dioda dalam setengah gelombang ini,

Page 21: Penyearah Fix Kirim

sedangkan pada saat siklus negatifnya terjadi reverse bias sehingga tegangan

beban menjadi nol.

3. Dioda penyearah gelombang penuh digunakan untuk menyearahkan

tegangan AC pada saat siklus positif dan negatif.

4. Tegangan gelombang hasil dengan menggunakan kapasitor lebih besar

dibandingkan dengan tidak menggunakan kapasitor.

5. Penyearah setengah gelombang hanya menggunakan 1 dioda yang di seri

dengan beban yang di bias maju dan tegangan yang dihasilkan hanya

setenagh dari gelombang penuh.

6. Dioda penyearah gelombang penuh dapat menggunakan dua dioda dengan

trofo CT dan menggunakan empat dioda dengan trafo tanpa CT.

7. Pemberian kapasitor pada sistem penyearah gelombang penuh untuk

mengurangi riak yang ada pada gelombang agar lurus atau searah (DC).

8. Semakin besar pemberian nialia kapasitor, maka gelombang semakin lurus.