Contoh pengerjaan percobaan penyearah jembatan gelombang penuh tiga fase dengan diode
Pembaruan: 14 Januari 2021
Ini adalah contoh pengerjaan simulasi dan percobaan dengan hardware. Artikel ini sebagai contoh pelaksanaan praktikum. Tidak semua performance parameters dari sebuah penyearah ditampilkan di artikel ini. Silakan melihat rujukan atau sumber-sumber lain yang sesuai.
A. ACUAN IDEAL
Acuan dasar teori unjuk kerja penyearah gelombang penuh tiga fase dapat diperoleh dari berbagai buku, termasuk textbook. Tetapi untuk alasan hak cipta di ruang publik, saya akan mempergunakan/menampilkan sumber dari website yang bersifat publik dengan isi yang sama.
Lihat kembali artikel ini, link.
Tabel di screenshot Gambar 1 adalah parameter ideal dari sebuah penyearah (AC ke DC). Tentu saja nilai-nilai ideal itu tidak dapat dicapai. Masing-masing penyearah dikembangkan antara lain terutama untuk mencapai nilai yang mendekati nilai dalam tabel tersebut.
Adapun rangkaian dan parameter operasi penyearah gelombang penuh tipe jembatan untuk sistem tiga fase adalah sebagai berikut.
Tanyakan kepada dosen instruktur anda mengenai parameter apa saja yang perlu diukur untuk mendapatkan indikator operasi rangkaian. Periksalah, apakah ada perubahan. Misalnya seperti di Gambar 3, yang merupakan modifikasi minor dari buku panduan yang disusun oleh Elettronica Venetta. Untuk praktik yang dilaksanakan di Lab. Elda, ada dua bagian pengukuran. Satu di sisi masukan (salah satu fase), satu di keluaran (beban). Mengukur tegangan dan arus di masing-masing titik, baik AC maupun DC.
Arus masukan diukur dari salah satu fase ke sistem penyearah. Tegangan diukur dari fase yang sama ke fase lain di sumber. Ambil data pengukuran AC dan DC. Di Gambar 3 di atas, pengukuran tegangan masukan antar fase (line voltage) tidak terlihat. Misalnya tegangan masukan diukur dari node 2U2 ke node 2V2.
Arus dan tegangan yang diukur di sisi beban resistor adalah dalam mode AC dan mode pengukuran DC. Sehingga ada empat data yang akan diperoleh.
Adapun screenshot dari oscilloscope setidaknya diambil 2 kali. Pertama untuk semua tegangan tiga fase masukan. Kedua, hanya untuk tegangan di beban resistor. Bisa ditambahkan untuk data “display all”, baik hanya untuk beban maupun dengan masukan di fase di kanal satu atau kanal dua.
Terdapat beberapa versi keterangan mengenai indikator unjuk kerja masing-masing penyearah di beberapa sumber rujukan. Cara paling baik adalah dengan membaca keterangan mengenai indikator yang dimaksud berikut notasi yang dipakai. Sebagai contoh adalah tabel berikut ini.
Gambar 5 dapat diperoleh di https://cds.cern.ch/record/987551/files/p133.pdf . Tabel dalam gambar ini dapat diperbandingkan dengan sumber-sumber rujukan lain. Misalnya dibandingkan dengan tabel pada handbook oleh Muhammad Rashid. Perlu diingat juga bahwa nilai-nilai di tabel di atas adalah nilai maksimum. Dalam praktik, kemungkinan nilai yang didapat tidak persis sama dengan nilai tersebut.
Beberapa buku modul praktikum, seperti yang diterbitkan oleh Elettronica Venetta (lihat Gambar 6) telah mencantumkan versi singkat persamaan yang dapat dipakai untuk melakukan perhitungan parameter operasi penyearah. Keterangan lebih lengkap mengenai persamaan-persamaan seperti ini bisa didapatkan di sejumlah buku (cetak maupun elektronik). Misalnya bisa dicari dengan bantuan Google Books.
B. LTSPICE
Percobaan dengan simulasi di LTspice dilakukan dengan dua tujuan. Pertama, dapat memperkirakan hasil yang akan diperoleh pada percobaan dengan sistem perangkat keras (hardware). Simulasi ini melengkapi pemahaman yang diperoleh dari mempelajari teori operasi komponen dan rangkaian. Kedua, untuk verifikasi hasil percobaan secara offline di ruang laboratorium (dengan sistem perangkat keras).
Untuk membuat tabel hasil simulasi, lihatlah artikel sebelumnya terutama Gambar 7, Gambar 8, dan Gambar 9 (link). Bandingkan dengan Gambar 6 di artikel penyearah topologi jembatan 3-fase ini.
C. SIMULASI DI ANDROID
Tampilan simulasi di EveryCircuit cukup menarik, walaupun dari segi fasilitas pengukuran tampaknya sampai saat saya menulis ini masih kurang lengkap. Di aplikasi ini setidaknya kita bisa melihat bentuk gelombang. Dengan begitu kita bisa melakukan percobaan simulasi kegagalan komponen.
Gambar 13 dan Gambar 14 adalah hasil simulasi dengan mempergunakan ECStudio di sistem Android. Di aplikasi ini, voltmeter dapat diatur untuk beroperasi dalam mode RMS (yaitu RMS AC+DC) atau MEAN (average).
Di Gambar 15 dapat dilihat hasil simulasi dengan aplikasi Droid Tesla. Aplikasi ini memberikan fasilitas pengukuran dengan dua instrumen yang berbeda, yaitu untuk nilai AC dan nilai DC. Dengan demikian nilai RMS AC+DC bisa langsung dihitung.
D. SISTEM PERANGKAT KERAS
Setelah membaca teori, melakukan simulasi, berikutnya adalah melakukan kegiatan praktikum dengan perangkat keras seperti di Gambar 16. Tegangan masukan yang dipakai adalah 74 VAC line-to-line.
Sebagaimana untuk simulasi dengan LTspice, buatlah tabel unjuk kerja untuk percobaan dengan perangkat keras ini. Ikuti pola sebagaimana tercantum dalam artikel sebelumnya, lihat Gambar 11, Gambar 12, dan Gambar 13 (link).
E. VIDEO
Video berikut ini dibuat dan diunggah dimaksudkan sebagai layanan belajar mandiri untuk mahasiswa. Bersama bahan yang lain, silakan dipelajari sebelum melaksanakan kegiatan praktik di lab.
[Rujukan]
- S. K. Mandal, Power Electronics, 1st Ed. McGraw Hill Education (India), 2014.
- M. H. Rashid, Ed., Power Electronics Handbook, Fourth Edition, 4 edition. Butterworth-Heinemann, 2017.
