filter induktor
TRANSCRIPT
Laporan Praktikum Elektronika Daya
BAB 8
PERCOBAAN FILTER INDUKTOR PADA PENYEARAH
SATU-FASA
8.1 Tujuan Percobaan
Setelah melaksanakn paktikum, diharapkan mahasiswa mampu :
Menyebutkan jenis-jenis filter pada penyearah satu fasa tak terkendali
Menjelaskan prinsip kerja filter induktor pada output penyearah satu-fasa
tak terkendali.
Mengukur besaran-besaran output dan input dari suatu rangkaian
penyearah satu-fasa tak terkendali yang outputnya difilter dengan
induktor.
Menghitung faktor ripel dari rangkaian penyearah satu-fasa tak terkendali
yang outputnya difilter dengan induktor.
8.2 Teori Dasar
Rangkaian penyarah satu fasa mempunyai output yang tidak konstan atau
kontinu dan tidak sinus murni. Jadi output seperti itu masih mengandung arus dan
tegangan pulsasi yang biasanya disebut harmonik. Untuk mengurangi harmonik
tersebut hingga seminimum mungkin pada output penyearah tersebut, maka
diigunakan filter DC. Sisi input dari penyearah satu fasa juga mengandung
harmonik, dan untuk menguranginya maka digunakan filter AC. Filter DC
biasanya berupa induktor (L), kapasitor (C), atau LC; sementara filter AC pada
umumnya berupa LC. Gambar 8.1 Memperlihatkan macam-macam filter DC pada
output suatu penyarah yang berbeban resistif.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-1
Laporan Praktikum Elektronika Daya
(a) (b) (c)
Gambar 8.1 Filter-filter DC pada output penyearah. (a) Tipe L, (b) Tipe C, (c) Tipe LC.
Gambar 8.2 Diagram filter AC pada input penyearah.
Induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet yaitu 1/2 LI2,
dimana L adalah induktansi dan I adalah arus, sehingga cenderung
mempertahankan arus yang konstan atau kontinu. Salah satu contoh dalam hal ini
adalah beban induktif (R-L) dimana induktansi dari beban sudah seri dengan
beban tersebut untuk mendapatkan aksi filter-L.Kekurangan dari filter-L adalah
menyebabkan sudut fasa dari arus beban terlambat dari tegangan beban.
Akibatnya tegangan total (dalam beban ditambah pada filter) akan mempunya
faktor ripel (RF) yang lebih besar. Namun, filter-L akan memperhalus (membuat
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-2
Laporan Praktikum Elektronika Daya
semakin mendekati kontinu) arus beban, jadi memperbesar RF-nya, dengan
demikian untuk beban resistif, maka RF tegangan beban akan meingkat.
Untuk mengatasi kekurangan filter-L seperti yang disebutkan diatas, maka
penyearah satu-fasa setengah-gelombang perlu dilengkapi terlebih dahulu dengan
dioda yang disebut dioda freewheeling. Pengaruh filter-L pada penyearah satu-
fasa gelombang-penuh berbeban resistif adalah membuat arus maupun tegangan
beban menjadi kontinu. Jadi dalam hal tersebut, diode freewheeling tidak
diperlukan.
Gambar 8.3 memperlihatkan output rangkaian penyarah satu-fasa setengah
gelombang yang dilengkapi dengan dioda freewheeling dalam rangka
memperoleh aksi filter-L yang semakin efektif. Penggunaan diode freewheeling
pada penyearah satu fasa telah dibahas khusus dalam mata kuliah elektronika daya
1, jadi dalam hal ini beberapa rumus tentang RF akan mengacu pada pembahasan
tersebut.
Gambar 8.3 Penerapan filter-L pada penyearah satu-fasa setengah gelombang; (a) diagram rangkaian. (b) bentuk-bentuk gelombang.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-3
Laporan Praktikum Elektronika Daya
(b)
Gambar 8.3 (Lanjutan)
Arus-arus beban dalam keadaan tanpa filter-L untuk beban resistif telah
dinyatakan dalam persamaan (8-11) dan (8-12) yaitu
I dc=0,3183 V m
R ……………………………………………………….(8-1)
Irms = 0,5 Vm/R ……………………………………………………….(8-2)
Dimana :
Vm = harga maksimum tegangan input peneyearah
Faktor ripel (RF) arus beban secara teoritis dari persamaan (8-1) dan (8-2) diatas
adalah :
RF = √¿¿= 1,211 ………..………………………….(8-3)
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-4
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Dalam keadaan mendapat filter-L, maka faktor ripel (RF) arus beban akan
menjadi :
RF = √ π2 cos2∅4
+π sin3∅ cos∅ (1+e−π /tan∅ )
2(1−e−π / tan∅)−1 .…………………….(8-
4)
Dimana :
∅ = tan−1(2 π f L/R)
L = induktansi dari induktor
R = resistansi beban
f = frekuensi gelombang input
karena bentuk gelombang tegangan beban dan arus beban adalah sama,
maka rumus pada persamaan (8-5) diatas berlaku pula untuk tegangan beban.
Persamaan (8-5) diatas adalah rumus eksak untuk menghitung RF dari
suatu oenyearah satu-fasa setengah gelombang berbeban resistif yang difilter
dengan induktor. Dalam prakteknya, jika RF yang diinginkan telah ditentukan,
maka sudut ∅ dari persamaan (8-5) dapat dihitung dengan cara “ trial and error ”,
sehingga pada akhirnya kebutuhan induktansi (L) dapat dihitung.
Gambar 8-5 (a) dan (b) memperlihatkan penerapan filter-L pada penyearah
satu-fasa gelombang penuh. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa
pengaruh filter-L pada penyearah satu-fasa gelombang penuh berbeban resistif
adalah membat arus maupun tegangan beban menjadi kontinu serta tidak
dihaslkan tegangan total yang negatif. Jadi dalm hal ini, kedua rangkaian tidak
perlu lagi memakai dioda freewheeling.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-5
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Gambar 8.4 Penerapan filter-L pada penyearah satu-fasa gelombang penuh (a). rangkaian center-tap. (b) rangkaian jembatan.
Gambar 8.5 Bentuk-bentuk gelombang dari rangakain pada gambar 8.4
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-6
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Penambahan filter-L dalam hal ini serupa dengan penambahan beban indukitf
pada penyearah satu fasa gelombang penuh. Arus-arus beban dalam keadaan tanpa
filter-L Untuk beban resitif telah dinyatakan dalam persamaan (8-6) dan (8-7)
yaitu :
Idc = 0,6366 V m
R ..
………………………………………………….(8-6)
Irms = 0,7071 Vm/R ......………………………………………………..(8-7)
Dimana :
Vm = harga maksimum tegangan input penyearah
Faktor ripel (RF) arus beban secara teoritis dari persamaan (8-6) dan (8-7) diatas
adalah :
RF=√¿¿ =0,483 …….…………………………….(8-8)
Dalam keadaan mendapat filter-L maka faktor ripel (RF) arus beban akan
menjadi:
RF = √ π2 cos2∅8
+π sin3∅ cos∅ (1+e−π /tan∅ )
2(1−e−π / tan∅)−¿1¿ ...…………………(8-
9)
Persamaan (8-9) diatas berlaku pula untuk tegangan beban. Dalam
prakteknya, jika RF yang diinginkan telah ditentukan, maka sudut ∅ dari
persamaan (8-5) dapat dihitung dengan cara “ trial and error “, sehingga pada
akhirnya kebutuhan induktansi (L) dapat dihitung.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-7
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.3 Diagram Rangkaian
Gambar 8.6 diagram rangkaian percobaan filter pada penyearah satu-fasa tak terkendali. (a) setengah gelombang. (b) gelombang-penuh jembatan.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-8
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.4 Alat dan Bahan
Osiloskop 1 buah
Regulator ac satu-fasa 1 buah
Dioda 4 buah
Amperemeter 1 buah
Voltmeter 2 buah
Tahanan geser 2 buah
Beban induktor 1 buah
Saklar 1 buah
Kabel secukupnya
8.5 Prosedur Percobaan
8.5.1 Penyearah Satu-Fasa Setengah Gelombang
Membuat rangkaian seperti pada gambar 8.6 (a) dimana beban yang
digunakan adalah tahanan geser 10 Ω dan induktor 36 mH. [ Rm adalah
adapter tahanan rendah untuk melihat bentuk gelombang arus. Jika tidak
ada,menggunakan tahanan geser untuk mendapatkan nilai reistansi 1 Ω].
Dalam keadaan regulator AC satu-fasa minimum, saklar S2 tertutup dan S3
terbuka, saklar S1 dimasukkan.
Menaikkan tegangan output regulator (Vs) sehingga mencapai 8 V.
Mencatat harga rata-rata dari tegangan output dan arus beban.[Melihat
penunjukan V2 dan A1 ]. Memasukkan data yang diperoleh ke dalam tabel
yang telah disediakan.
Dengan menggunakan osiloskop 2-saluran, mengamati dan
menggambarkan bentuk gelombang dari tegangan beban dan arus beban.
Catatan : harus menjaga dalam penggunaan probe agar terminal (+) tidak
terhubung singkat dengan terminal (-).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-9
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Mencatat harga efektif ( rms ) dari tegangan output dan arus beban.
[Melihat penunjukan V2 dan A1 ]. Memasukkan data yang diperoleh ke
dalam tabel yang telah disediakan.
Membuka saklar S dan melakukan langkah seperti No.4 samapi No.6
diatas.
Menutup saklar S dan melakukan langkah seperti No.4 sampai No.6
diatas.
Mengulang langkah No.4 sampai No.8 diatas untuk tegangan output
regulator (Vs) sebesar 12 V.
Meminimumkan kembali tegangan output regulator dan membuaka saklar
S. dan percobaan selesai.
8.5.2 Penyearah Satu-Fasa Jembatan
Membuat rangkaian seperti pada gambar 8.6 (c) dimana beban yang
digunakan adlah tahanan geser 10 Ω dan induktor 36 mH. [ Rm adalah
adapter tahanan rendah untuk melihat bentuk gelombang arus. Jika tidak
ada, menggunakan tahanan geser untuk mendapatkan nilai reistansi 1 Ω].
Dalam keadaan regulator AC satu-fasa minimum, saklar S dimasukkan
Menaikkan tegangan output regulator (Vs) sehingga mencapai 7 V.
Mencatat harga rata-rata dari tegangan output dan arus beban.[Melihat
penunjukan V2 dan A1 ]. memasukkan data yang diperoleh ke dalam tabel
yang telah disediakan.
Dengan menggunakan osiloskop 2-saluran, mengamati dan
menggambarkan bentuk gelombang dari tegangan beban dan arus beban.
Catatan : harus menjaga dalam penggunaan probe agar terminal (+) tidak
terhubung singkat dengan terminal (-).
Mencatat harga efektif ( rms ) dari tegangan output dan arus beban.
[Melihat penunjukan V2 dan A1 ]. memasukkan data yang dipeoleh ke
dalam tabel yang telah disediakan.
Membuka saklar S dan melakukan langkah seperti No.4 samapi No.6
diatas.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-10
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Mengulang langkah No.4 sampai No.7 diatas untuk tegangan output
regulator AC satu-fasa sebesar 9 V.
Membuka saklar S dan percobaan selesai.
8.6 Hasil Percobaan
8.6.1 Tabel hasil percobaan
Tabel 8.1. Hasil percobaan pada penyearah satu-fasa setengah gelombang tanpa dioda freewheeling dan tanpa filter.
Vs Vdc Idc Vrms Irms
(V) (V) (A) (V) (A)
8 3,0 0,54 6,8 0,68
12 4,5 0,42 10,6 1,04
Tabel 8.2. Hasil percobaan pada penyearah satu-fasa setengah gelombang dengan filter.
Tabel 8.3. Hasil percobaan pada penyearah satu-fasa jembatan tanpa filter dan dengan filter.
Vs
(V)
Tanpa filter Dengan filter
Vdc Idc Vrms Irms Vdc Idc Vrms Irms
(V) (A) (V) (A) (V) (A) (V) (A)
7 4,50 0,39 10,8 0,78 2,50 0,22 5,50 0,39
9 6,10 0,52 14,3 1,02 3,40 0,30 7,80 0,54
Ket :
Dengan menggunakan 2 tahanan geser yaitu R = 10 Ω 2% P = 4 W dan Rm = 1 Ω 2% P = 4 W, Induktor dengan N = 1000 ,R ≈ 9,5 Ω , I max= 1,25 A , L ≈ 36 mH.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-11
Vs
(V)
Tanpa dioda freewheeling Dengan dioda freewheeling
Vdc Idc Vrms Irms Vdc Idc Vrms Irms
(V) (A) (V) (A) (V) (A) (V) (A)8 1,4 0,14 3,1 0,32 1,4 0,15 3,3 0,35
12 2,1 0,21 5,0 0,50 2,3 0,22 5,3 0,53
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.6.2 Gambar hasil percobaan
Gambar 8.7 Bentuk-bentuk gelombang tegangan beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk Vs = 8 Volt, pada kondisi tanpa filter dan tanpa diode freewheeling (Fx = 5 ms/div, Fy = 5 V/div).
Gambar 8.8 Bentuk-bentuk gelombang arus beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk Vs = 8 Volt, pada kondisi tanpa filter dan tanpa diode freewheeling (Fx = 5 ms/div, Fy = 500 mV/div).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-12
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Gambar 8.9 Bentuk-bentuk gelombang tegangan beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk VS = 8 Volt, pada kondisi dengan filter dan tanpa diode freewheeling ( Fx = 5 ms/div , Fy = 2 V/div).
Gambar 8.10 Bentuk-bentuk gelombang arus beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk VS = 8 Volt, pada kondisi dengan filter dan tanpa diode freewheeling (Fx = 5 ms/div, Fy = 200 mV/div).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-13
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Gambar 8.11 Bentuk-bentuk gelombang tegangan beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk VS = 8 Volt. pada kondisi dengan filter dan dengan dioda freewheeling (Fx = 5 ms/div, Fy = 2 V/div).
Gambar 8.12 Bentuk-bentuk gelombang arus beban pada penyearah satu-fasa setengah gelombang untuk VS = 8 Volt. pada kondisi dengan filter dan dengan dioda freewheeling (Fx = 5 ms/div, Fy = 200 mV/div).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-14
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Gambar 8.13 Bentuk-bentuk gelombang tegangan beban pada penyearah satu-fasa jembatan untuk Vs = 7 Volt pada kondisi tanpa filter (Fx = 5 ms/div, Fy = 5 V/div).
Gambar 8.14 Bentuk-bentuk gelombang arus beban pada penyearah satu-fasa jembatan untuk Vs = 7 Volt pada kondisi tanpa filter (Fx = 5 ms/div, Fy = 500 mV/div).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-15
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Gambar 8.15 Bentuk-bentuk gelombang tegangan beban pada penyearah satu-fasa jembatan untuk VS = 7 Volt pada kondisi dengan filter (Fx = 5 ms/div, Fy = 2 V/div, melayang 0,4 div)
Gambar 8.16 Bentuk-bentuk gelombang arus beban pada penyearah satu-fasa jembatan untuk VS = 7 Volt pada kondisi dengan filter (Fx = 5 ms/div, Fy = 200 mV/div, melayang 0,4 div).
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-16
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.7 Analisa Hasil Percobaan
8.7.1 Perhitungan faktor ripel (RF) penyearah satu-fasa setengah gelombang dengan mengambil data ke-1.
a. Tanpa filter dan tanpa dioda Freewheeling untuk arus dan tegangan.
* RF untuk arus * RF untuk tegangan
RF=√((I rms
I dc
)2
−1¿)¿ RF=√¿¿
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=0,76 RF=2,03
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 8.4 di bawah ini :
Tabel 8.4 Hasil analisa data pada penyearah satu-fasa setengah gelombang tanpa dioda freewheeling dan tanpa filter.
Vs(V)
RF (arus) RF (tegangan)
8 0,76 2,03
12 2,26 2,13
b. Dengan filter; dengan dioda dan tanpa dioda Freewheeling.
Dengan dioda Freewheeling untuk arus dan tegangan;
* RF untuk arus * RF untuk tegangan
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=2,108 RF=2,13
Tanpa dioda Freewheeling untuk arus dan tegangan;
* RF untuk arus * RF untuk tegangan
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-17
Laporan Praktikum Elektronika Daya
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=2,05 RF=1,97
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 8.5 di bawah ini :
Tabel 8.5 Hasil analisa data pada penyearah satu-fasa setengah gelombang dengan filter ; dengan dioda dan tanpa dioda freewheeling.
8.7.2 Perhitungan Faktor Ripel (RF) pada kondisi dengan filter dan diode freewheeling dengan menggunakan gambar bentuk gelombang dari percobaan penyearah satu-fasa setengah gelombang:
Dari gambar 8.12 :
I max. Rm = 2,4 div . Fy
= 2,4 div . 0,2 Volt/div
= 0,48 V
I max = 0,48Rm
= 0,48
1 = 0,48 A
Dari gambar 8.7 :
V m = 2 div . Fy
= 2 div . 5 V/div
= 10 Volt
Tahanan totalnya :
Rtotal = R + Rm + RL
= 10 + 1 + 9,5
= 20,5 Ω
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-18
Vs (V)Tanpa dioda freewheeling Dengan dioda freewheeling
RF (arus)RF
(tegangan)RF (arus)
RF (tegangan)
8 2,05 1,97 2,108 2,13
12 2,16 2,16 2,19 2,07
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Berdasarkan Bab 6 pada diktat persamaan ( 6-1 ) dimana :
I max = I max . sin γ
R total
sin γ = I max . Rtotal
V m
γ = 180 - sin−1 ( I max .R total
V m)
= 180 - sin−1 ( 0,48 . 20,510 )
= 100,2630959° → disimpan di M.
Dari persamaan (6-6) pada diktat persaman Cos (γ−∅ ) dapat dicari:
(1−e−π / tan∅ ) Cos (γ−∅ ) - cos∅ . e−γ / tan∅ = 0
Maka;
Untuk γ dalam radian (rad) persamaannya :
Cos (γ−∅ ) = cos∅ . e−γ / tan∅
1−e−π / tan∅
Untuk γ dalam derajat (°) persamaanya:
Cos (γ−∅ ) = cos∅ . e−γπ /180 tan∅
1−e−π / tan∅
Karena nilai γ dalam derajat maka menggunakan persamaan:
Cos (γ−∅ ) = cos∅ . e−γπ /180 tan∅
1−e−π / tan∅
Dimana ;
Cos (γ−∅ ) → sebagai ruas kiri
cos∅ . e−γπ /180 tan∅
1−e−π / tan∅ → sebagai ruas kanan
Untuk mendapatkan ∅ dapat dihitung dengan menggunakan “semi trial
and error”
Tabel 8.6 Nilai ∅ dengan menggunakan “semi trial and error” pada penyearah satu-fasa setengah gelombang
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-19
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Iterasi
ke-
∅
[ ° ]↓
A
Ruas kiri Ruas kananSelisih relative (mismatches)
Cos (γ−∅ )
↓
B
cos∅ . e−γπ /180 tan∅
1−e−π
tan∅
↓
C
|1−ruas kananruaskiri |
↓
D
1. 15 0,082580423 1,408183434 x 10−3 0,982947733
2. 10,34377889 1,408183434 x 10−3 6,74629806 x 10−5 0,952092192
3. 10,26696124 6,74629806 x 10−5 6,270942646 x 10−5 0,070461667
4. 10,26668888 6,270942646 x 10−5 6,269306173 x 10−5 2,60968368 x 10−4
5. 10,26668795 6,269306173 x 10−5 6,26930054 x 10−5 8,86226 x 10−7
6. 10,26668794 6,26930054 x 10−5 6,269300521 x 10−5 1,58 x 10−9
Jadi :
∅ = 10,26668794
RF = √ π2 cos2∅4
+π sin3∅ cos∅ (1+e−π /tan∅ )
2(1−e−π / tan∅)−1
= 1,182274329
8.7.3 Perhitungan faktor ripel (RF) penyearah satu-fasa jembatan dengan
mengambil data ke-1.
a. Dengan filter untuk arus dan tegangan;
* RF untuk arus * RF untuk tegangan
RF=√¿¿) RF=√¿¿
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=1,46 RF=1,95
b. Tanpa filter untuk arus dan tegangan;
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-20
Laporan Praktikum Elektronika Daya
* RF untuk arus * RF untuk tegangan
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=√¿¿ RF=√¿¿
RF=1,73 RF=2,18
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 8.7 di bawah ini :
Tabel 8.7 Hasil analisa data pada penyearah satu-fasa jembatan dengan filter dan tanpa filter.
Vs(V)
Tanpa filter Dengan filter
RF (arus)RF
(tegangan)RF (arus)
RF (tegangan)
7 1,73 2,18 1,46 1,95
9 2,16 2,16 2,19 2,07
8.7.4 Perhitungan Faktor Ripel (RF) pada kondisi dengan filter dengan menggunakan gambar bentuk gelombang dari percobaan penyearah satu-fasa jembatan:
Dari gambar 8.15 :
I max.(R + Rm ¿ = 1,9 div . 2 V/div
= 3,8 V
I max = 0,36
(R¿¿ m+R)¿ = 3,811
= 0,345454545 A
Dari gambar 8.13 :
V m = 1,6 div . Fy
= 1,6 div . 5 V/div
= 8 Volt
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-21
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Tahanan totalnya :
Rtotal = R + Rm + RL
= 10 + 1 + 9,5
= 20,5 Ω
Berdasarkan Bab 6 pada diktat persamaan ( 6-14 ) dimana :
I max = I max . sin γ
R total
sin γ = I max . Rtotal
V m
γ = 180 - sin−1 ( I max .R total
V m)
= 180 - sin−1 ( 0,345454545 . 20,58 )
= 117,7204975° → disimpan di M.
Dari persamaan (6-19) pada diktat persaman Cos (γ−∅ ) dapat dicari:
(1−e−π / tan∅ ) Cos (γ−∅ ) - 2 cos∅ .e− γ / tan∅ = 0
Maka;
Untuk γ dalam radian (rad) persamaannya :
Cos (γ−∅ ) = 2cos∅ . e−γ / tan∅
1−e−π /tan∅
Untuk γ dalam derajat (°) persamaanya:
Cos (γ−∅ ) = 2cos∅ . e−γπ /180tan∅
1−e−π /tan∅
Karena nilai γ dalam derajat maka menggunakan persamaan:
Cos (γ−∅ ) = 2cos∅ . e−γπ /180tan∅
1−e−π /tan∅
Dimana ;
Cos (γ−∅ ) → sebagai ruas kiri
2cos∅ . e−γπ /180tan∅
1−e−π /tan∅ → sebagai ruas kanan
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-22
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Untuk mendapatkan ∅ dapat dihitung dengan menggunakan “semi trial
and error”
Tabel 8.8 Nilai ∅ dengan menggunakan “semi trial and error” pada penyearah satu-fasa jembatan
Iterasi
ke-
∅
[ ° ]↓
A
Ruas kiri Ruas kananSelisih relative (mismatches)
Cos (γ−∅ )
↓
B
2cos∅ . e−γπ /180tan∅
1−e−πtan∅
↓
C
|1− ruaskiriruas kanan|
↓
D
1. 30 0,03977433 0,049536752 0,197074333
2. 30,5590638 0,049536752 0,053332496 0,071171316
3. 30,77767487 0,053332496 0,054846467 0,027603797
4. 30,86454619 0,054846467 0,05545624 0,010995567
5. 30,89953685 0,05545624 0,055702783 4,426054131 x 10−3
6. 30,91368462 0,055702783 0,05580262 1,789110848 x 10−3
7. 30,91941378 0,05580262 0,055843074 7,2442329 x 10−4
8. 30,92173524 0,055843074 0,05585947 2,93524748 x 10−4
9. 30,92267614 0,05585947 0,055866116 1,18964506 x 10−4
10. 30,92305753 0,055866116 0,05586881 4,8221313 x 10−5
11. 30,92321213 0,05586881 0,055869903 1,9547004 x 10−5
12. 30,9232748 0,055869903 0,055870345 7,923737 x 10−6
13. 30,9233002 0,055870345 0,055870525 3,212053 x 10−6
14. 30,9233105 0,055870525 0,055870597 1,302075 x 10−6
15. 30,92331468 0,055870597 0,055870627 5,2781 x 10−7
16. 30,92331637 0,055870627 0,055870639 2,13962 x 10−7
17. 30,92331705 0,055870639 0,055870644 8,6743 x 10−8
18. 30,92331733 0,055870644 0,055870646 3,5156 x 10−8
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-23
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Lanjutan Tabel 8.8
19. 30,92331745 0,055870646 0,055870647 1,4247 x 10−8
20. 30,92331749 0,055870647 0,055870647 5,772 x 10−9
Jadi :
∅ = 30,92331749
RF = √ π2 cos2∅8
+π sin3∅ cos∅ (1+e−π /tan∅ )
2(1−e−π / tan∅)−1
= 0,304487198
8.7.5 Perbandingan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan menurut teori.
RF pada hasil percobaan dan Hasil perhitungan menurut teori,terlihat
adanya perbedaan yang mencolok. RF pada perhitungan menurut teori
lebih kecil dibandingkan RF pada hasil percobaan. Kita dapat melihat RF
pada hasil percobaan, nilai RF-nya langsung dihitung dengan memasukkan
nilai tegangan dari data percobaan (dari alat ukur yang digunakan tanpa
ada unsur lain). Berbeda dengan nilai RF pada hasil perhitungan menurut
teori, ada unsur lain yang mempengaruhi perhitungan RF, yaitu frekuensi
(f), sudut θ, dsb.
8.7.5.1 Menghitung Faktor Ripel (RF) secara teori
8.7.5.1.1 Untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah
gelombang tanpa dioda freewheeling maupun filter dapat di lihat
nilai RF-nya pada teori dasar pada persamaan (8-3) halaman (8-
4).
8.7.5.1.2 Untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah
gelombang dengan filter tanpa dioda freewheeling dimana nilai
RF-nya tidak tersedia.
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-24
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.7.5.1.3 Untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah
gelombang dengan filter maupun dioda freewheeling dimana nilai
RF-nya dapat diketahui :
Rtot = R +Rm + RL = 10 + 1 + 9,5 = 20,5 Ω
L = 36 mH L = 0,036 H
f = 50 Hz
∅=tan−1( 2πf . LRtot
)∅=28,88527198
Jadi φ adalah : 28,88527198
RF =√ π2 cos2 φ4
+π sin3φ cos φ (1 + e−π /tan φ)
2 ( 1 − e−π /tan ϕ)−1
Jadi, RF=1,023583793
8.7.5.1.4 Untuk tegangan dan arus pada Penyearah satu-fasa setengah
gelombang berdasarkan bentuk gelombang pada kondisi dengan
filter dan dioda freewheeling dimana nilai RF-nya dapat dilihat
pada 8.7.5.1.3
8.7.5.1.5 Untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa jembatan
tanpa filter dimana nilai RF-nya dapat di liahat pada teori dasar
pada persamaan (8-8) halaman (8-7).
8.7.5.1.6 Untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa jembatan
dengan filter dimana nilai RF-nya dapat diketahui :
Rtot = R +Rm + RL = 10 + 1 + 9,5 = 20,5 Ω
L = 36 mH L = 0,036 H
f = 50 Hz
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-25
Laporan Praktikum Elektronika Daya
∅=tan−1( 2πf . LRtot
)∅=28,88527198
Jadi φ adalah : 28,88527198
RF =√ π2 cos2 φ8
+π sin3φ cos φ (1 + e−π /tan φ)
2 ( 1 − e−π /tan ϕ)−1
Jadi, RF=0,319218299
8.7.5.1.7 Untuk tegangan dan arus pada Penyearah satu-fasa jembatan
berdasarkan bentuk gelombang pada kondisi dengan filter dan
dioda freewheeling dimana nilai RF-nya dapat di lihat pada
8.7.5.1.6.
8.7.5.2 Perbandingan antara nilai RF praktek dengan RF teori
Tabel 8.9 Perbandingan RF antara praktek dan teori untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah gelombang tanpa dioda freewheeling dan tanpa filter.
Vs (V)RF(arus) RF(tegangan)
Teori Praktek Error (%) Teori Praktek Error (%)
81,211
2,03 67,631,211
0,76 37,24
12 2,13 75,8 2,26 86,62
Tabel 8.10 Perbandingan RF antara praktek dan teori untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah gelombang dengan filter tanpa dioda freewheeling.
Vs (V)RF(arus) RF(tegangan)
Teori Praktek Teori Praktek
8Tidak tersedia
2,05Tidak tersedia
1,97
12 2,16 2,16
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-26
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Tabel 8.11 Perbandingan RF antara praktek dan teori untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa setengah gelombang dengan filter maupun dioda freewheeling.
Vs (V)RF(arus) RF(tegangan)
Teori Praktek Teori Praktek
81,023583793
2,1081,023583793
2,13
12 2,19 2,07
Tabel 8.12 Perbandingan RF antara praktek dan teori dari Penyearah satu-fasa setengah gelombang berdasarkan bentuk gelombang pada kondisi dengan filter dan dioda freewheeling
Vs (V)RF (faktor ripel)
Teori Praktek
8 1,023583793 1,182274329
12 1,023583793
Tabel 8.13 Perbandingan RF antara praktek dan teori untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa jembatan tanpa filter.
Vs (V)RF(arus) RF(tegangan)
Teori Praktek Teori Praktek
70,483
1,731,211
2,18
9 2,16 2,16
Tabel 8.14 Perbandingan RF antara praktek dan teori untuk tegangan dan arus pada penyearah satu-fasa jembatan dengan filter.
Vs (V)RF(arus) RF(tegangan)
Teori Praktek Teori Praktek
70,483
1,461,211
1,95
9 2,19 2,07
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-27
Laporan Praktikum Elektronika Daya
Tabel 8.15 Perbandingan RF antara praktek dan teori dari Penyearah satu-fasa jembatan berdasarkan bentuk gelombang pada kondisi dengan filter dan dioda freewheeling.
Vs (V)RF (faktor ripel)
Teori Praktek
7 0,319218299 0,304487198
9 0,319218299
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-28
Laporan Praktikum Elektronika Daya
8.8 Kesimpulan
Dari hasil percobaan dan analisa yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa;a. Dari hasil analisa data, dapat disimpulkan bahwa dengan penggunaan
filter dengan dioda Freewheeling, dimana besar faktor ripel (RF) yang
dihasilkan akan lebih kecil daripada penggunaan filter tanpa dioda
Freewheeling.
b. Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa dengan
menggunakan filter-L pada penyearah satu fasa setengah gelombang
maka akan menghasilkan gelombang arus yang lebih luas.
c. Pada penyearah satu fasa setengah gelombang tanpa filter dan tanpa
dioda Freewheeling untuk Vs = 8 Volt,besar faktor rifel (RF) untuk arus =
0,76 dan untuk tegangan = 2,03
d. Pada penyearah satu-fasa jembatan maka akan menghasilkan bentuk
gelombang yang melayang dari garis div.
e. Dari hasil analisa data untuk penyearah satu-fasa jembatan tanpa filter
maupun dengan filter diperoleh nilai RF (tegangan) lebih besar dibanding
RF (Arus).
f. Kekurangan dari filter-L dapat menyebabkan sudut fasa dari arus beban
terlambat dari tegangan, sehingga tegangan total akan mempunyai faktor
ripel yang lebih besar.
DAFTAR PUSTAKA
Filter Induktor pada Penyearah Satu-Fasa 8-29