Upload
andang-purnomo
View
800
Download
133
Embed Size (px)
DESCRIPTION
prinsip kerja, bentuk gelombang keluaran serta jenis-jenis dai cycloconverter
Citation preview
2.1 Cycloconverter Tiga Fasa [6]
Cycloconverter adalah pengontrol tegangan AC yang menghasilkan besar
tegangan dan frekuensi variabel , jadi Cycloconverter bisa secara langsung mengubah
tegangan sumber AC dari frekuensi 50 Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah, biasanya
digunakan untuk mengatur kecepatan motor sehingga motor dapat berjalan lebih lambat
dengan tenaga yang besar .
Pada dasarnya rangkaian Cycloconverter tiga fasa dapat dilihat pada gambar 2.5
dibawah ini
Gambar 2.5 Rangkain dasar Cycloconverter tiga fasa
Setiap fasa dari Cycloconverter pada gambar 2.5 terdiri dari dua penyearah positif
dan penyearah negatif yang dipasang secara antiparalel . Waktu hidup penyearah positif
dengan penyearah negatif dibuat saling bergantian (tidak bersamaan hidup) bila
penyearah positif dengan negatif disulut secara bersamaan akan membuat kedua penyerah
ini saling terhubung singkat hal ini dikarenakan kedua penyearah ini terhubung secara
antiparalel. Frekuensi maksimum pada Cycloconverter tiga fasa ini dibatasi lebih kecil
dari setengah dari frekuensi tegangan masukannya hal ini dimaksudkan untuk
mengurangi harmonik yang terjadi. Pada frekuensi lebih besar dari setengah frekuensi
jala-jala tegangan Cycloconverter tidak dapat dibentuk menyerupai sinusoidal sehingga
frekuensi harmonisanya yang timbul akan lebih besar .
Rangkaian diatas terdiri dari tiga buah Cycloconverter tiga fasa ke satu fasa
yang memiliki beda fasa 120 derajat satu Cycloconverter dengan Cycloconverter yang
lainnya. Untuk menjelaskan cara kerja dari Cycloconverter tiga fasa ke satu fasa ini
dapat dimulai dari komponen dasar penyusun konverter positif dan konverter negatif-
nya yaitu SCR, bila SCR dirangkai seperti gambar 2.6 kemudian SCR tersebut di beri
tegangan picu maka akan menghasilkan gambar 2.7
Gambar 2.6 Rangkaian SCR yang dihubungkan dengan tegangan AC
Gambar 2.7 Prilaku SCR bila diberi tegangan pemicu pada gatenya
Sedangkan keterangan prilaku SCR pada gambar 2.7 dapat dilihat pada pada tabel
2.1 , sedangkan penjelasan tentang karakteristik SCR dan cara penyulutannya dapat
dilihat pada lampiran 1 .
Tabel 2.1 Penjelasan prilaku SCR
NoSudut atau Selang waktu Penjelasan Prilaku SCR
1Pada 0 sampai Q0
Walaupun katoda dalam keadaan positif tetapi tidak ada arus yang mengalir (hubung buka) hal ini dikarenakan tegangan gatenya tetap nol
2 Pada Q0 Arus bisa mengalir dikarenakan tegangan gate maupun anodanya positif (hubung tutup )
3Pada Q0 sampai 180
Arus terus mengalir walaupun tegangan gatenya berubah menjadi nol, pada keadaan ini penyulutan gate tidak mempengaruhi kelakuan SCR (SCR akan selalu terhubung sampai tegangan sumber mencapai nol )
4 Pada 180 Arus akan berhenti mengalir (SCR dalam kondisi hubung buka).
5Pada 180 sampai 360 (Q1)
Arus tidak bisa mengalir walaupun diberi tegangan picu pada gatenya (Q1), hal ini dikarenakan anoda-nya menerima tegangan negatif
6 (0 sampai 360)
SCR akan dapat disulut kembali pada periode dimana kaki katoda mendapatkan tegangan positif , semakin besar waktu tunda atau sudut picu dari persimpangan nolnya maka semakin kecil arus yang dialirkan (arus Q2 lebih besar dari pada Q3 karena sudut picu Q2 lebih kecil dari pada Q3)
Bila enam buah SCR disusun sedemikian rupa sehingga seperti gambar 2.8
maka akan membentuk rangkaian yang sering disebut tiga fasa , enam pulsa konverter
terprogram (3-phase, 6-pulse controllable converter).
Gambar 2.8 Konverter tiga fasa enam SCR
Rangkain pada gambar 2.8 kebanyakan digunakan sebagai rectifier / inverter
yang cara kerjanya dapat dilihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9.a Konverter 3 fasa, enam SCR yang digunakan sebagai rectifier
Gambar 2.9.b Konverter 3 fasa, enam SCR yang digunakan sebagai rectifier
Pada gambar 2.9 diatas konverter digunakan sebagai penyearah terkontrol. Pada
gambar 2.9.a didapatkan karena SCR Q1 dan Q5 sedang aktif menyalurkan sumber arus
sehingga arus mengalir dari fasa a ke fasa b, sedangkan gambar 2.9.b SCR yang aktif
adalah Q2 dengan Q4 yang menyebabkan terjadinya aliran arus dari fasa b ke fasa a .
Tegangan DC yang dihasilkan pada penyearah ini sangat tergantung dengan tegangan
AC tiga fasanya, bila tegangan tiga fasanya menurun maka tegangan DC pun akan
menurun .
Bila difungsikan sebagai inverter maka resistor yang digunakan sebagai beban
digantikan sumber tegangan sehingga menghasilkan Id (arus DC ) yang mengalir bila
saklar (SCR) di hidupkan , lihat gambar 2.10 dibawah ini.
t igafasa
Q 1 Q 2 Q 3
Q 4 Q 5 Q 6
K
A
IdIa
Ib
Ic
E d
Gambar 2.10 Konverter 3 fasa 6 SCR di fungsikan sebagai inverter
Penyulutan SCR dibatasi dari sudut 15 0 sampai 1650, sudut antara 15 0 sampai 900
adalah daerah operasi dari konverter yang digunakan sebagai penyearah sedangkan sudut
antara 90 0 sampai 165 0 digunakan bila konverter digunakan sebagai inverter. Daerah
dari penyulutan SCR ini dapat dilihat pada gambar 2.11 dibawah ini
Gambar 2.11 Daerah kerja konverter tiga fasa
Bila converter tersebut disusun secara antiparalel dan dioperasikan sebagai
penyerah maka akan didapatkan Cycloconverter tiga fasa satu fasa, untuk membentuk
Cycloconverter tiga fasa diperlukan tiga buah Cycloconverter tiga fasa satu fasa dengan
beda fasa sebesar 120 derajat . Rangkaian Cycloconverter tiga fasa ini dapat dilihat pada
gambar 2.12.
t igafasa
Q 1 Q 2 Q 3
Q 4 Q 5 Q 6
K
A
IdIa
Ib
Ic
E d
Gambar 2.12 Rangkain Cycloconverter tiga fasa
Setiap konverter positif menghasilkan tegangan +DC dan konverter negatif
menghasilkan –DC yang memiliki siklus kerja saling bergantian, dengan memberikan
penyulutan sedemikin rupa maka akan dihasilkan gambar 2.13 dibawah ini .
Gambar 2.13 Hasil Cycloconverter tiga fasa pada frekuensi seper-tiga line
3.1 Koreksi Fasa
Koreksi urutan fasa ini dimaksudkan agar tegangan tiga fasa yang diberikan ke
Cycloconverter harus sesuai dengan urutan program penyulutan SCR-nya, Urutan fasa
(dengan acuan fasa pertama) pada Cycloconverter ini adalah sebagai berikut, fasa kedua
harus tertinggal 120 derajat dari fasa pertama dan fasa ketiga harus mendahului
fasanya sebesar 120 derajat dari fasa pertama seperti yang ditunjukan gambar 3.2
dibawah ini
Gambar 3.2 Urutan fasa yang sesuai dengan program penyulutannya
Rangkaian koreksi fasa dapat dilihat pada gambar 3.3 dibawah ini
Gambar 3.3 Rangkaian koreksi urutan fasa
Cara kerja rangakaian koreksi fasa ini adalah sebagai berikut, setelah tombol start
ditekan maka Mikrokontroler langsung mengambil data dari optocoupler apabila urutan
fasa a, fasa b dan fasa c tidak sesuai dengan urutan sepeti gambar 3.3 maka
Fasa2 Fasa3Fasa1
Vcc
D flp-flop
D
clk
Dari M ikrokontroler
Re
lay 2
sa
kla
r
Fasa 1 Fasa 2 Fasa 3
Tegangan dari sum ber
Tegangan m enuju Cycloconverter dandeteksi persim pangan fasa
mikrokontroler memberikan sinyal untuk menukarkan fasa b dengan fasa c. Dengan
listing programnya adalah sebagai berikut .
autokoreksi:;===========clr p3.7 ; Beri data ‘0’ pada IC D flip-flopclr p3.6 ; beri Clok (denyut ) pada IC D Flip-flopsetb p3.6 ;acall delay_2s ; Tunda selama 2 detk setb p3.7 ; Beri data ‘1’ pada IC D Flip-flopperiksa_urutan:mov r7,p3 ; Masukan hasil deteksi fasa ke register 7cjne r7,#11111000b,periksa_urutan ; Bandingkan register 7 dengan # F8H kalau
tidak sama lompat ke periksa urutan kalau sama lanjutkan
periksa_urutan1:;============mov r7,p3 ; masukan hasil dari deteksi fasa ke register 7 cjne r7,#11110110b,periksa_urutan2 ; Bandingkan register 7 dengan # FDH kalau
tidak sama lompat ke periksa urutan 2jmp fasa_rst ; kalau sama lompat ke fasa_rst periksa_urutan2:cjne r7,#11011011b,periksa_urutan1 ; Bandingkan apakah register 7 sama dengan
#DBH kalu tidak sama lompat ke periksa _urutan 1
ret ; kalau sama kembali ke subrutin yang mengambil
fasa_rst:;=======setb p3.7 ; Beri data ‘1’ pada IC D flip-flopNOP ; tunda 1 mikrodetikclr p3.6 ; NOP ; hasilkan detak (clok pada IC Dflip-flop)setb p3.6 ;acall delay_2s ; acall delay_2s ; tunda selama dua detikret ; kembali sub program yang mengundang
Port 3 (p3.0-p3.5) digunakan sebagai jalur penerima deteksi tiga fasa dari
optocoupler deteksi tiga fasa. Dengan membandingkan data yang diterima oleh port3
dengan besaran yang mewakili persimpangan jala-jala RS, bila sama maka perintah
selanjutnya memeriksa persimpangan selanjutnya bila persimpangan selanjutnya adalah
TS maka tukar fasa b dengan fasa c, bila persimpangannya selanjutnya TR maka fasa
telah sesuai dan kembali ke subrutin yang memanggil.
3.2 Deteksi Tiga Fasa
Deteksi fasa adalah rangkaian yang digunakan untuk mendekteksi persimpangan
tegangan tiga fasa yang dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini
Gambar 3.4 Deteksi persimpangan tegangan tiga fasa
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa terdapat enam titik persimpangan yang
dihasilkan oleh tegangan tiga fasa . Pendekteksian keenam titik persimpanagn pada
Cycloconverter ini menggunakan sembilan optocoupler dan satu gerbang Nand yang
dipasang seperti pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian deteksi persimpangan tegangan tiga fasa
Dua optocoupler yang dipasangkan secara tebalik pada dua fasa ini digunakan agar titik persimpangan tiga fasa tepat berada di tengah deteksi fasanya, sedangkan gerbang Nand digunakan untuk menggabungkan keluaran dari dua optocoupler.
fasa 1 fasa 2 fasa 3
deteksi fasa 13 deteksi fasa 23 deteksi fasa 21 deteksi fasa 31 deteksi fasa 32 deteksi fasa 12
V cc
V cc
V cc
V cc
V cc
V cc
fasa a
fasa b
fasa c
k e tanah
k e nega tif pow er sup lay
fasa 1
fasa 2
fasa 3
port 3 .0
port 3 .2
port 3 .4
por 3 .1
port 3 .3
port 3 .3
Sedangkan tiga optocoupler digunakan untuk mendekteksi apakah setiap fasanya berada pada posisi positif atau negatif dilihat dari acuan netralnya.
3.4.2 Rangkaian Penyulut SCR
Untuk melindungi rangkaian pembangkit pulsa yang digunakan untuk menyulut
SCR dengan tegangan jala-jala, maka diperlukan rangkaian isolator dalam rangkaian
penyulut (firing) SCR. Fungsi rangkaian ini adalah untuk menyulut SCR sekaligus
memisahkan dengan tegangan jala-jala . Salah satu komponen utama dari rangkaian
isolator ini adalah transformator (trafo) OT240 . Trafo ini memiliki perbandingan
lilitannya sebesar 2:1 dan mampu menyulut SCR dengan sangat baik bila frekuensi
penyulutan antara 15Hz sampai 20 Khz. Karena arus yang dikeluarkan oleh komponen
pembangkit pulsa sangat kecil maka diperlukan transistor sebagai penguat arus. Pada
Cycloconverter ini transistor yang digunakan sebagai penguat arus adalah transistor
array ULN 2803 yaitu kumpulan dari delapan buah transistor yang berjenis NPN yang
dipasang secara bersamaan sehingga membentuk seperti komponen IC dengan jumlah
kaki sebanyak 18 buah . Rangkaian penyulut SCR dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Rangkaian yang digunakan menyulut satu buah SCR
Karena setiap fasa dari Cycloconverter tidak dapat dihubungkan satu dengan yang
lain maka rangakaian Cycloconverter yang diberi beban motor induksi harus dirangkai
seperti gambar 3.9
Gambar 3.9 Cycloconverter dengan beban motor tiga fasa
Gambar diatas adalah sebagian hasil deteksi fasa dari Cycloconverter tiga fasa,
pada gambar paling atas adalah deteksi fasa a dengan netral sedangakan pada gambar
ditengah dan paling bawah pada gambar 4.1 diatas adalah keluaran dari gerbang Nand
yang masukannya berasal dari dua optocoupler yang dipasang terbalik yang dipasangkan
ke tegangan antara fasa ke fasanya . Untuk lebih jelasnya lihat gambar 4.2 dibawah ini
Gambar 4.2 Deteksi fasa dengan menggunakan optocoupler dan gerbang Nand
Fasa A
O ptokoupler anatara fasa a dengan netra l
Batas Tegangan optokopler on
Hidup M ati H idup M ati
T egangan Fasa ABBatas Tegangan optokopler1 on
Batas Tegangan optokopler2 on
T egangan optokopler 1
T egangan optokopler 2
T egangan ke luaran gerbang Nand