17 Dimana α=Φ
1
Φ
2
dan K=I
1
I
2
. Dengan asumsi pada magnetisasi linear, maka I
1
≈ Φ
1
dan I
2
≈ Φ
2
sehingga akan mendapatkan:
؞
I
1
I
2
=Φ
1
Φ
2
؞
α=K dan b= αK = 1
؞
Dengan kata lain, setiap tingkatan memiliki nilai tahanan yang sama. 2.29
dimana : K = ratio arus maksimum dengan arus minimum
α = ratio fluks maksimum dengan fluks minimum n = jumlah tingkatan
R
n
= nilai tahanan pada tingkatan n R
a
= nilai tahanan armatur R
f
= nilai tahanan medan r
n
= nilai tahanan ke-n
2.2 Thyristor
Simbol rangkaian untuk thyristor dan karakteristik i-v ditunjukkan pada Gambar2.11 dan Gambar 2.12. Arus utama mengalir dari anoda A ke katoda
K. Saat dalam keadaan off, thyristor dapat memblok tegangan bias maju dan tidak terkonduksi, seperti terlihat di Gambar 2.11, bagian keadaan off pada
kareteristik i-v.
18 Gambar 2.11 Simbol Rangkaian Thyristor.[2]
Gambar 2.12 Karakteristik i-v Thyristor.[2] Thyristor dapat dipicu menjadi keadaan on dengan memberikan pulsa arus
positif ke gate dengan durasi yang singkat pada saat peralatan berada di keadaan bias maju terblok. Hasil dari hubungan karakteristik i-v pada bagian keadaan on
ditunjukkan pada Gambar. Tegangan jatuh bias maju pada saat keadaan on hanya beberapa volt biasanya 1-3 V tergantung rating block tegangannya.
19 Ketika thyristor mulai terkonduksi, thyristor akan terpasang on latch on
dan arus gate dapat dihilangkan. Thyristor tidak dapat dijadikan keadaan off oleh gate, dan thristor terkonduksi sama seperti dioda. Hanya jika arus anoda menjadi
negatif, dibawah pengaruh dari rangkaian dimana thyristor terhubung, yang membuat thyristor menjadi keadaan off dan arus akan menjadi nol. Hal ini
memberikan gate untuk mendapatkan kembali kendali untuk membuat keadaan on pada saat waktu yang terkendali setelah thyristor berada dikeadaan bias baju
terblok. Di bias mundur pada tegangan dibawah tegangan breakdown bias mundur,
hanya sangat sedikit arus bocor yang mengalir pada thyristor, seperti pada Gambar 2.13. Biasanya rating tegangan thyristor untuk tegangan bias maju dan
bias mundur adalah sama. Rating arus thyristor terspesifik pada kondisi rms maksimum dan arus rata-rata yang dapat dikonduksikan. Karakter ideal thyristor
dapat ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Karakteristik Ideal i-v Thyristor.[2]
20
2.3 Start Motor DC dengan Thyristor Controller
Penambahan tahanan tambahan pada armatur motor saat start dapat mengurangi arus start ke batas yang aman. Saat motor mencapai kecepatan
kerjanya maka tahanan ini harus berkurang secara bertahap. Pengurangan tahanan ini dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Bentuk sederhana dari rangkaian
pengurangan tahanan dapat dilihat di Gambar 2.9. Bila secara manual maka, pengguna motor listrik harus menggeser tuas kontrol pengatur tahanan armatur
motor. Bila secara otomatis maka motor akan secara otomatis mengurangi besar tahanan sampai motor mencapai kecepatan kerjanya. Pengurangan otomatis ini
dapat dilakukan dengan control otomatis dengan menggunakan magnetik kontaktor. Selain itu magnetik kontaktor dapat di ganti dengan thyristor. Thyristor
bekerja lebih baik dari magnetic kontaktor karena kemampuan thyristor dalam menanggapi arus. Sebuah thyristor dapat switch on dengan menambahkan sinyal
yang sesuai ke terminal gate thyristor. Ketika teraliri, thyristor menghasilkan tahanan nol saat bias maju anoda ke katoda dan akan menghubung- singkatkan
untuk tahanan start yang ada ketika terhubung. Thyristor dapat menjadi off misal dikondisikan kembali menjadi keadaan tidak teraliri dengan membalikkan
polaritas dari tegangan anoda-katoda.
21
V
Shunt Field
I
2
Sensor Arus
Gambar 2.9 Diagram rangkaian Motor DC Shunt dengan tahanan seri yang diatur dengan Thyristor Controller.
Sensor arus digunakan untuk memberi umpan balik kepada switch thyristor agar thyristor menjadi terhubung sesaat arus pada aramatur mencapai
nilai tahanan minimum seperti yang dijelaskan pada sub bab 2.1.3. Sensor ini berguna untuk membuat switch thyristor bekerja sesuai dengan respon arus pada
sensor sehingga tidak mengalami delay waktu yang lama atau terlalu cepat sesuai dengan Gambar 2.10.
22 Gambar 2.10 Grafik Arus
–Waktu saat start dengan tahanan seri.[1]
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada tahun 1890 sistem tenaga ac menjadi lebih banyak digunakan dibandingkan sistem tenaga DC. Walaupun begitu, Motor DC tetap
digunakan secara signifikan pada bagian mesin yang dikomersialkan setiap tahun sejak tahun 1960. Ada beberapa alasan mengapa Motor DC tetap
popular digunakan walaupun sistem tenaga DC sangat jarang digunakan. Pertama, sistem tenaga DC sering digunakan di mobil, truk, dan pesawat
terbang. Ketika sebuah kendaraan mempunyai sistem tenaga DC , maka akan lebih masuk akal untuk menggunakan Motor DC. Aplikasi Motor DC
yang lainnya ialah situasi yang membutuhkan variasi kecepatan yang luas. Ketika penggunaan rectifier-inverters belum dipakai secara luas, Motor DC
menjadi tak terkalahakan dalam hal aplikasi pengaturan kecepatan. Bahkan ketika tidak ada sumber tenaga DC , rangkaian penyerah dan chopper
digunakan untuk membuat tenaga DC yang diinginkan, dan Motor DC digunakan untuk mneyediakan pengaturan kecepatan yang diinginkan.
Pada penggunaannya Motor DC akan mengalami arus start yang sangat besar pada rangkaian armaturnya. Hal ini disebabkan karena saat
start motor belum berputar dan tidak ada ggl balik yang dihasilkan E
b
=0, sehingga tahanan internal pada Motor DC sangat rendah. Tahanan yang
sangat rendah ini dapat menimbulkan arus yang sangat besar pada Motor DC bisa mencapai 20 kali dari arus nominal. Arus start yang besar ini,
walaupun hanya bertahan sesaat, dapat meleburkan fuse, bahkan dapat