Top Banner
PERCOBAAN VI 1. JUDUL PERCOBAAN: TRIAC 2. TUJUAN PERCOBAAN: Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan TRIAC beserta penggunaannya sebagai switch (saklar) AC. 3. ALAT DAN BAHAN 1. Modul BEE 422D 2. Multimeter 100 mA 3. Power Supply ±15 VDC 4. Power Supply 5-50 VAC 50/60 Hz 4. DASAR TEORI 1. Pengertian TRIAC TRIAC merupakan singkatan dari TRIode Alternating Current, yang artinya adalah saklar triode untuk arus bolak-balik. TRIAC adalah pengembangan dari pendahulunya yaitu DIAC dan SCR. Ketiganya merupakan sub-jenis dari Thyristor, piranti berbahan silikon yang umum digunakan sebagai saklar elektronik, disamping transistor dan FET. Perbedaan diantara
20

Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

Jun 27, 2015

Download

Documents

Vi d'Putra
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: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

PERCOBAAN VI

1. JUDUL PERCOBAAN:

TRIAC

2. TUJUAN PERCOBAAN:

Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan TRIAC beserta penggunaannya

sebagai switch (saklar) AC.

3. ALAT DAN BAHAN

1. Modul BEE 422D

2. Multimeter 100 mA

3. Power Supply ±15 VDC

4. Power Supply 5-50 VAC 50/60 Hz

4. DASAR TEORI

1. Pengertian TRIAC

TRIAC merupakan singkatan dari TRIode Alternating Current, yang

artinya adalah saklar triode untuk arus bolak-balik. TRIAC adalah

pengembangan dari pendahulunya yaitu DIAC dan SCR. Ketiganya

merupakan sub-jenis dari Thyristor, piranti berbahan silikon yang umum

digunakan sebagai saklar elektronik, disamping transistor dan FET. Perbedaan

diantara ketiganya adalah dalam penggabungan unsur-unsur penyusunnya

serta dalam segi arah penghantaran arus listrik yang melaluinya.

TRIAC sebenarnya adalah gabungan dua buah SCR (Silicon

Controlled Rectifier) atau Thyristor yang dirancang anti paralel dengan 1

(satu) buah elektroda gerbang (gate electrode) yang menyatu. SCR merupakan

piranti zat padat (solid state) yang berfungsi sebagai sakelar daya

berkecepatan tinggi.

Page 2: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

Gambar 1. TRIAC dan Ekuivalensi Simbolnya

2. Karakteristik TRIAC

TRIAC memiliki karakteristik swicthing seperti pada SCR, kecuali

bahwa TRIAC dapat berkonduksi dalam berbagai arah. TRIAC dapat

digunakan untuk mengontrol aliran arus dalam rangkaian AC. Elemen seperti

penyearah dalam kedua arah menunjukkan kemungkinan dua aliran arus

antara terminal utama M1 dan M2. Pengaturan dilakukan dengan menerapkan

sinyal antara gate (gerbang) dan M1.

Gambar 2. Karakteristik TRIAC

Karena dapat bersifat konduktif dalam dua arah, biasanya TRIAC

digunakan untuk mengendalikan fasa arus AC (contohnya kontroler tegangan

AC). Selain itu, karena TRIAC merupakan devais bidirektional, terminalnya

tidak dapat ditentukan sebagai anode atau katode. Jika terminal MT2 positif

Page 3: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

terhadap terminal MT1, TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan sinyal

gerbang positif antara gerbang G dan MT1. Sebaliknya jika terminal MT2

negatif terhadap MT1 maka TRIAC akan dapat dihidupkan dengan

memberikan sinyal pulsa negatif antara gerbang G dan terminal MT1. Tidak

perlu untuk memiliki kedua sinyal gerbang positif dan negatif dan TRIAC

akan dapat dihidupkan baik dengan sinyal positif atau negatif.

Dalam prakteknya sensitifitas bervariasi antara satu kuadran dengan

kuadran lain, dan TRIAC biasanya beroperasi di kuadran I+ (tegangan dan

arus gerbang positif) atau kuadran III- (tegangan dan arus gerbang negatif).

Konduksi atau hantaran diantara katoda dan anodanya ditahan dalam

arah maju maupun mundur. Gerbang tidak dikendalikan sepanjang

karakteristik mundur, namun dapat dipergunakan sebagai sakelar hantaran

dalam arah maju. Bila diberi sinyal kecil diantara gerbang dan katoda,

thyristor akan aktif, sehingga arus maju yang besar dapat mengalir dengan

hanya memberikan tegangan kecil saja pada piranti ini. Sekali aktif, thyristor

hanya dapat dimatikan dengan menurunkan arus yang melaluinya sampai

kurang dari nilai arus yang disebut holding current (arus genggam). Arus

genggam merupakan arus minimum yang dinyatakan untuk memastikan

penerusan hantaran, dan ini biasanya dinyatakan dalam persen terhadap arus

maju maksimum.

Thyristor dapat disambung ke dalam kondisi hantaran maju dengan

dua cara, yaitu dengan melampaui tegangan putus maju (forward break-over

voltage) TRIAC, atau dengan memberikan suatu bentuk gelombang yang

nilainya naik dengan cepat diantara anoda dan katodanya, pada khususnya

lebih dari 50 V/µs. Namun biasanya yang dipakai untuk mengendalikan titik

pengaktifan adalah sinyal gerbang.

Thyristor memiliki struktur yang tersusun atas empat lapisan silikon P-

N/N-P. Simbolnya merupakan simbol penyearah dengan terminal tambahan

yang disebut gerbang (gate). Gerbang inilah yang mengizinkan pengendalian

Page 4: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

atas aksi penyearah. Piranti ini dapat dibuat agar bertindak sebagai rangkaian

terbuka (penahan maju) atau dapat dipicu sehingga memiliki kondisi hantaran

maju resistansi rendah dengan memberikan pulsa singkat yang memilik daya

relatif ren-dah/kecil pada terminal gerbang. Dengan memberikan thyristor

secara diagonal akan terlihat bahwa struktur transistor P-N terdapat diantara

anoda dan gerbang transistor N-P dalam daerah gerbang katoda.

3. Penggunaan TRIAC

Piranti TRIAC dipakai secara luas untuk menggantikan ke-dudukan

relai dan sakelar mekanik konvensional. TRIAC dapat dikehendaki

berperilaku sebagai rangkaian terbuka atau sebagai penyearah tergantung dari

cara pemakaian gerbangnya.

TRIAC juga banyak dipakai untuk mengatur siklus pixel LCD, dengan

menyambung/memutus arus yang mengalir ke setiap pixel (picture element)

dalam ukuran sekian milidetik. Pengembangan karakteristik unsur penyusun

TRIAC dapat menghasilkan waktu on-off yang lebih singkat.

TRIAC kebanyakan digunakan dalam rangkaian kontrol gelombang

penuh AC karena triac memberikan dua kelebihan dibandingkan dengan dua

thyristor:

a. Rancangan keping pendingin yang lebih sederhana,

b. Rangkaian pemicu yang relatif lebih ekonomis.

4. Faktor-faktor yang Memengaruhi Kerja TRIAC

Sebagaimana dikemukakan sebelumnya, thyristor dan triac pada

dasarnya merupakan piranti semikonduktor yang tersusun atas empat lapisan

silikon yang digunakan untuk mengontrol daya yang besar. Seperti halnya

piranti elektronik lainnya, pada umumnya penyearah dikendali silikon rusak

akibat gangguan panas. Temperatur yang tinggi dalam piranti yang bervolume

relatif kecil atau laju perputaran temperatur yang tinggi akan menyebabkan

Page 5: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

keadaan rangkaian bertanbah buruk secara lambat yang pada akhirnya akan

merusaknya.

Penyearah dikendali silikon juga pada akhirnya rusak seperti halnya

sebuah sekering, bila mereka dikenai sentakan arus beban lebih. Tentu saja ini

merupakan pekerjaan para para perancang apakah piranti telah ditempatkan

diatas keping pendingin yang memadai, serta memastikan pula bahwa

sentakan arus yang besar tidak terjadi.

Kerusakan yang dapat dijumpai, misalnya adalah tegangan putus maju

yang rendah, hilangnya kontrol atas gerbang, anoda ke katoda yang terbuka

atau terhubung singkat, atau gerbang ke katoda yang terbuka atau terhubung

singkat.

Juga tidak mustahil jika kerusakan thyristor atau triac disebabkan oleh

keruskan di/dt. Gejala ini dapat dijelaskan dengan meninjau saat terjadinya

pemicuan piranti. Arus gerbang dikonsen-trasikan dalam daerah yang amat

sempit dari gerbang. Akibatnya aliran mula arus katoda dibatasi pada daerah

yang sempit dan bila arus anoda ini memillki laju perubahan atau di/dt yang

mencapai nilai kritis tertentu, maka panas yang cukup besar akan terkumpul

pada suatu daerah yang sempit atau muncul bintik panas, akibatnya piranti

akan rusak. Dalam kebanyakan rangkaian induktansi, beban membatasi laju

perubahan arus.

Sebutan laju perubahan tegangan dv/dt diberikan untuk suatu thyristor

yang hanya dipicu oleh tegangan anoda yang naik secara tajam. Akan dapat

dijumpai bahwa pada sejumlah rangkaian dengan jaringan AC dikawati secara

paralel pada thyristor atau triac akan membungkam efek ini. Adapun

kerusakan – kerusakan pada rangkaian thyristor adalah sebagai berikut:

KERUSAKAN GEJALA

Gerbang ke katoda terbuka. Thyristor TAK MENGHANTAR dan

tidak dapat dipicu ke dalam hantaran.

Page 6: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

Sinyal gerbang terukur tinggi.

Gerbang ke katoda terhubung

singkat.

Thyristor TAK MENGHANTAR dan

tidak dapat dipicu ke dalam hantaran.

Sinyal gerbang nol.

Anoda ke katoda terhubung

singkat.

Thyristor menghantar dalam arah

maju maupun mundur. Tegangan

jatuh diantara anoda dan katoda

terukur nol.

Anoda atau katoda terbuka. Thyristor TAK MENGHANTAR.

5. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Percobaan 1: Pengujian DC

1. Hubungkan TRIAC seperti gambar 1. Perhatikan bahwa terminal M1

dihubungkan ke 15 V, agar suplai ke rangkaian dapat menyuplai M2 dan

gate dapat dibuat 15 volt positif atau negatif dengan mengacu pada M1.

Sebelum menghubungkannya, atur potensiometer 2,2 kΩ ke 0. Mulai

dengan menghubungkan keduanya ke +30 volt.

Gambar 1. Rangkaian Pengujian DC

Page 7: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

2. Siapkan tabel seperti pada gambar 2 berikut.

Mode TriggerV Suplai beban

ke terminal M2

V Suplai gerbang

ke terminal M1

Arus gerbang

(gate)

I+

I-

III+

III-

Gambar 2. Data Pengujian TRIAC

Keterangan :

Angka romawi menunjukkan kuadran pada karakteristik yang diuji

menurut standar matematika, tanda +/- mengacu pada polaritas gerbang.

3. Putar potensiometer, perhatikan pembacaan arus gerbang, catat nilai yang

dicapai sesaat sebelum lampu menyala pada baris pertama tabel.

4. Reset (kembalikan posisi) potensiometer kembali ke nol, putuskan

hubungan kedua suplai, kemudian hubungkan kem-bali lampu seperti

sebelumnya.

5. Hubungkan potensiometer ke 0 V (-15 ke M1) dan hubungkan kembali

lampu seperti sebelumnya dan balik polaritas multimeter yang mengukur

Ig.

6. Ulangi percobaan sesuai dengan nilai negatif dari arus gerbang sesaat

sebelum konduksi. Hasil Anda akan memperlihatkan bahwa TRIAC akan

berkonduksi dengan arah yang sesuai dengan sinyal gerbang yang

diaplikasikan dengan cara yang sama dengan SCR.

2. Percobaan 2: Kontrol On-off Pada Beban AC Menggunakan TRIAC

1. Atur arus gerbang ke 0. Putuskan hubungan lampu dari suplai dan

hubungkan kembali ke 20 volt AC, gambar 3 (jika suplai di switch

Page 8: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

menggunakan PS443, pilih tegangan yang tetap sebelum dihubungkan).

Gambar 3. Rangkaian Kontrol ON – OF Pada Beban AC TRIAC

2. Naikkan arus gerbang sampai lampu menyala, kemudian kurangi lagi.

Catat bahwa lampu akan padam, hal ini berbeda dengan pengujian AC,

alasannya adalah bahwa dua kali dalam tiap siklus suplai tegangan dan arus

melalui nol. Jika arus gerbang tidak cocok untuk mengulang konduksi

selama setengah siklus berikutnya, rangkaian arus beban akan diblok

TRIAC.

3. Naikkan secara perlahan arus gate sampai lampu menyala. Guna-kan

osiloskop menguji bentuk gelombang tegangan yang melintasi TRIAC.

TRIAC sering digunakan dengan sinyal gerbang yang digantikan dengan

polaritas yang sama sebagai suplai utama. Pemutusan suplai gate, switch

multimeter untuk membaca AC dan hubungan potensio-meter ke supply AC.

Perhatikan bahwa dengan pengaturan ini dimungkinkan untuk melihat range batas

dan control kontinu cahaya lampu walaupun hal ini tidak kontinu di atas titik

dimana firing (penyulutan) menempati lebih dari 90% dalam half cycle.

Page 9: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

6. DATA HASIL PERCOBAAN

1. Percobaan 1

Mode Trigger V Suplai Beban

ke Terminal M2

V Suplai Gerbang

ke Terminal M1

Arus Gerbang

(Gate) (mA)

I+ 30 30 7,1

I- 30 0 -8,1

III- 0 0 -8,3

III+ 0 30 21,8

2. Percobaan 2

V Suplai Beban

ke Terminal M2

V Suplai Gerbang

ke Terminal M1

Arus Gate Saat

Lampu Hidup

Arus Gate Saat

Lampu Terang

20 30 7,0 13,3

20 0 -7,6 -8,3

10 30 6,9 13,9

10 0 -7,5 -8,4

7. TUGAS DAN JAWABAN PERTANYAAN

1. Mengapa pada saat VG = 0V, arus Gate negatif?

Saat berada dalam mode trigger I-, VG = 0V dan tegangan ke M1 = 15V.

Karena polaritas tegangan ke Gate adalah negatif terhadap M1 (M1 lebih

positif terhadap VG), maka arus mengalir dari terminal suplai 0V ke

terminal Gate yang menyebabkan arus gate yang terukur menjadi negatif

(arah arus berlawanan dengan arah sebenarnya).

2. Mengapa pada saat VG = 15V, arus Gate = 0A (tidak ada arus yang

mengalir)?

Tegangan pada M1 adalah sebesar 15V, sehingga apabila tegangan pada

Gate juga 15V maka tidak akan ada arus yang mengalir dikarenakan

Page 10: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

resultan penjumlahan beda potensial pada M1 dan Gate adalah 0. Hal ini

bisa diibaratkan mengukur tegangan power supply menggunakan

multimeter dengan menghubungkan kedua terminalnya hanya ke satu kutub

power supply.

3. Mengapa ketika TRIAC dihubungkan dengan suplai AC ada tiga kondisi

TRIAC (mati, redup, terang)?

TRIAC memiliki lebih dari satu kondisi penyulutan (firing) yang

bergantung kepada besarnya arus yang mengalir ke Gate (Gerbang). Pada

rangkaian uji, besarnya arus tersebut berbanding terbalik dengan besarnya

hambatan pada potensiometer sesuai dengan Hukum Ohm, sehingga apabila

hambatan diperkecil maka arus yang mengalir akan menjadi lebih besar

dengan tegangan tetap. Karena itu, arus yang lebih besar akan

meningkatkan kondisi firing TRIAC tahap demi tahap, yang ditunjukkan

oleh penyalaan lampu yang semakin terang.

8. ANALISA HASIL PERCOBAAN

Percobaan TRIAC ini dilakukan dalam dua jenis sub-percobaan untuk

mengetahui karakteristiknya, dimana satu menggunakan arus DC sedangkan

yang lain menggunakan arus AC.

Pada percobaan yang pertama, yaitu saat dialiri arus DC, TRIAC

berfungsi sebagai saklar yang hanya akan menghantar bila arus yang dialirkan

ke gatenya mencapai nilai tertentu. Juga terlihat bahwa saat lampu sudah

menyala (ada arus yang mengalir melalui beban) TRIAC akan tetap menghantar

meskipun arusnya telah diputuskan.

Perbedaan karakteristik TRIAC saat dicatu oleh arus AC dan DC

terlihat ketika dilakukan percobaan kedua. Pada percobaan kedua, TRIAC

dicatu dengan arus bolak-balik (AC). Seperti halnya ketika dicatu DC, arus gate

Page 11: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

tertentu juga menghidupkan TRIAC jika dicatu AC, akan tetapi bila arus

diturunkan, lampu akan padam.

Hal yang demikian dapat dijelaskan berdasarkan sifat TRIAC itu

sendiri, yaitu kondisi apa saja yang menyebabkan TRIAC on. Kondisi pertama

adalah arus gate tertentu harus mengalir. Kondisi kedua, arus yang melalui M1

menuju M2 haruslah positif saja atau negatif saja, tidak boleh berubah arah.

Sebab, ketika arus berubah arah TRIAC akan memblok arus tersebut yang

kemudian akibatnya lampu akan padam. Pada arus bolak-balik, tegangan akan

mencapai positif dalam setengah siklus, kemudian melalui 0V dan mencapai

negatif pada setengah siklus berikutnya (yang artinya berbalik). Hal ini akan

mengakibatkan terlanggarnya kondisi kedua sehingga lampu akan padam.

9. KESIMPULAN

1. TRIAC menghantar arus listrik dua arah.

2. Untuk dapat menghantarkan arus listrik, TRIAC memerlukan suplai arus

dengan besar tertentu pada gatenya.

3. Ada tiga kondisi TRIAC ketika menghantar arus listrik, yang dipengaruhi

oleh besarnya arus gate.

4. Arus yang mengalir pada terminal M1 dan M2 searah dengan arah arus

gate.

Page 12: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

10. LAMPIRAN GAMBAR PERALATAN

Multimeter Power Supply PS445

Power Supply PS443 Modul Thyristor BEE422D

Kabel Penghubung

11. DAFTAR PUSTAKA

1. TIM DE. 2007. Modul Praktikum Dasar Elektronika. Laboratorium Dasar

Elektronika. Universitas Sriwijaya.

2. TRIAC. http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC. 2 Mei 2007.

Page 13: Praktikum DE - Percobaan VI (TRIAC)

3. Barmawi, Malvino. 1986. Prinsip Dasar Elektronika. Erlangga: Jakarta.

4. Yohanes, H.C. 1983. Dasar-dasar Elektronika. Ghalia Indonesia: Jakarta.