tersebut dibentuk. Sebuah inductor, atau “kumparan”, yang berbentuk garis skrup yang panjang dengan ukuran sangat kecil didapatkan mempunyai induktansi µN
2
As, dimana A adalah luas penampang, s penampang sumbu garis sekrup, N banyaknya lilitan kawat dan µ mu adalah sebuah konstanta bahan heliks, yang
dinamai permeabilitas. Untuk ruang hanya dan sangat dekat sekali untuk udara, µ = µ
= 4
∏
x 10
-7
H m. Adalah mungkin untuk merakit jaringan elektronis yang tidak mengandung inductor dapat menghasilkan hubungan v-I dari 1 pada
terminal masukannya.
II.4. Komponen Regulasi Tegangan
Komponen regulasi adalah suatu komponen yang dirancang demikian sehingga berfungsi untuk mengubah tagangan masuk yang bervariasi variable
menjadi tegangan keluaran yang stabil.
II.4.1. Dioda
Atom-atom dalam semi konduktor dikumpulkan menjadi salah satu dalam pola teratur disebut “kisi krisital”. Semikonduktor ini sebagai penghantar yang
baik kalau suhunya meningkat karena jumlah elektron bebas juga meningkat, elektron bebas ini dikenal sebagai pembawa minorita.
Universitas Sumatera Utara
Daya hantar dioda juga bisa disempurnakan dengan menambah atom Arsenit yang jumlahnya terkendali memasukkan elektron ekstra dalam struktur
kisi sehingga menghasilkan semikonduktor tipe N, atom-atom demikian dikenal sebagai akseptor, misalnya atom aluminium, memasukkan “kekurangan elektron”
yang disebut Hole sehingga menghasilkan semikonduktor tipe P. elektron- elektron serta lubang-lubang yang dihasilkan oleh injeksi Arsenit sebagai
pembawa mayoritas. Kalau semikonduktor yang tipe P dipertemukan dengan semikonduktor
tipe N, oleh proses dikenal sebagai difusi, elektron dari daerah N mulai menyeberang guna mengisi lubang-lubang dalam daerah P.
Gerakan ini berlangsung terus sampai terbentuk daerah netral yanhg dikenal sebagai lapisan hampir setiap sisi pertemuan P-N. Lapisan hampa ini
memberikan halangan potensial yang mencegah gerakan elektron lebih lanjut melintasi bidang pertemuan.
II.4.2. Dioda Zener
`Dioda sinyal kecil dan dioda penyearah tidak pernah dioperasikan secara sengaja dalam daerah dadal break down karena kerusakan yang dapat terjadi
dalam operasi seperti ini. Lain halnya dengan dioda zener, dioda ini justru dioptimasikan untuk operasi dadal. Dengan kata lain, daerah operasi normal dari
Universitas Sumatera Utara
dioda zener memang terletak dalam daerah dadal. Penerapan utama dari dioda zener adalah penggunaannya dalam regulator tegangan, yaitu rangkaian yang
mempertahankan tegangan bebas pada harga yang kurang lebih tepat walaupun tegangan saluran dari laur atau hambatan bebas dari rangkaian mengalami
perubahan.
II.4.2.1. Struktur Rangkaian Ekivalen dan Karakteristik Dioda Zener
Dioda zener adalah dioda Silikon yang dibuat oleh pabrik untuk bekerja paling baik pada daerah dadalnya daerah bocor. Dengan kata lain, berbeda
dengan dioda biasa yang tidak pernah bekerja di daerah dadal daerah bocor, dioda zener justru bekerja paling baik di daerah dadal daerah bocor. Dioda zener
disebut juga daerah dadal yang merupakan tulang punggung pengatur tegangan, yaitu rangkaian-rangkaian yang menjaga agar tegangan beban tetap walaupun ada
perubahan yang besar pada tegangan jala-jala dan restansi tahanan beban. Gambar menunjukkan lambang skematis dioda zenar. Pada lambang ini
garis-garisnya mempunyai huruf “z” singkatan dari “zener”. Gambar 2.11 menunjukkan grafik IV dioda zener pada daerah maju, ia mulai menghantar pada
tegangan sekitar 0,7 V, seperti dioda Silikon biasa. Pada daerah bocor antara nol dan dadal, ia hanya mempunyai sedikit arus
bocor arus dadal0. pada dioda zener, lengkungan disekitar titik dadalnya bocornya berbentuk lutut yang sangat tajam, diikuti dengan kenaikan
lengkungan yang hampir vertikal. Dimana tegangannya hampir tetap, mendekati
Universitas Sumatera Utara
Vz pada semua daerah dadal daerah bocor. Lembaran data biasanya menetapkan nilai Vz pada arus pengetesan yang tertentu, I
zt
.
Pembuangan daya pada dioda zener sama dengan hasil kali tegangan dan arusnya. Yang mana rumusnya :
Pz = Vz . Iz ………………………………………………….. 2.1 Dimana :
Pz = Pembuangan daya mW
Vz = Tegangan pada zener volt
Iz = Arus pada zener mA
Misalnya, bila Vz = 12V dan Iz = 10mA, maka Pz = 12 V x 0.10
-3
A = 120.0
-3
W = 120 mW
Selama Pz lebih kecil dari pada batas kemampuan daya, dioda zener dapat beroperasi di daerah dadalnya daerah bocor tanpa mengalami kerusakan. Arus
maksimum juga berhubungan dengan batas kemampuan daya sebagai berikut :
z ZM
V P
ZM
I …………………………………………………. 2.2
Universitas Sumatera Utara
Dimana : I
ZM
= Batas kemampuan arus zener maksimum mA P
ZM
= Batas kemampuan daya mW V
Z
= Tegangan zener volt Misalnya, dioda zener 12V dengan batas kemampuan daya 400mW
mempunyai batas kemampuan arus : mA
V mW
33 ,
33 12
400 I
ZM
Dioda zener disebut jgua sebagai pengatur tegangan karena ia mempertahankan tegangan keluaran yang tetap meskipun arus yang melaluinya
berubah seperti ditunjukkan pada persamaan 2.3. Selanjutnya, untuk menghasilkan keadaan dadal normal, tegangan sumbner Vs harus lebih besar
dari pada tegangan dadal zener Vz. Tahanan seri Rs selalu digunakan untuk membatasi arus zener agar tidak melebihi batas kemampuan arusnya, kalau tidak
dioda zener akan terbakar seperti alat lain yang mengalami kelebihan penghamburan daya power dissipation. Jadi, arus yang melalui tahanan adalah :
s z
s
R V
V
S
I ……………………………………………….. 2.3
Dimana : Is
= Arus yang mengalir pada tahanan mA0 Vs
= Tegangan
sumber volt
Rs = Tahanan seri kilo Ohm
Karena rangkaian ini adalah rangkaian seri maka arus zener Iz sama dengan Is
Universitas Sumatera Utara
S
R
F
I
Vz = Vzo + Iz Rz …………………………… 2.4
Dimana : Vz
= Tegangan pada zener volt Vzo
= Tegangan awal pada zener volt Iz
= Arus pada zener mA Rz
= Tahanan pada zener kilo Ohm
Supaya sebuah pengaturan zener dapat menjaga agar tegangan keluarnya tetap, maka dioda zener harus tetap berada di daerah dadal dalam segala keadaan
operasi, ini sama artinya dengan mengatakan bahwa ahrus selalu ada arus zener untuk semua tegangan sumber dan arus beban. Kemungkinan yang paling buruk
terjadi pada tegangan sumber minimum dan arus beban maksimum karena arus zener menurun sampai ke nilai minimumnya. Dalam hal ini,
Universitas Sumatera Utara
min Smin
I
maks s
z s
R V
V
………………………………………….2.5
Yang dapat diatur kembali menjadi,
min min
Smaks
I
s z
s
I V
V
………………………………………2.6
Seperti telah ditunjukkan sebelumnya, I
z
= I
s
– I
L
………………………………………………… 2.7 Dalam kemungkinan terburuk, persamaan ini ditulis sebagai
I
zmin
= I
smin
– I
Lmaks
…………………………………… 2.8 Titik kritis terjadi apabila arus beban maksimum sama dengan arus seri
minimum. I
Lmaks
= I
smin
……………………………………………. 2.9 Pada titik ini arus zener turun menjadi nol dan pengaturan hilang. Dengan
mengganti I
smin
dengan I
Lmaks
dalam persamaan 2.7, maka didapat hubungan perancangan yang bermanfaat :
min maks
L z
s maks
S
I V
V R
……………………………………… 2.10
Dimana : R
Smaks
= Nilai kritis resistensi seri Kilo Ohm V
Smin
= Tegangan sumber minimum volt V
Z
= Tegangan zener volt I
Lmaks
= Arus beban maksimum mA
Universitas Sumatera Utara
II.4.3. Diac
Diac merupakan salah satu piranti yang dapat mempunyai arus penaham dalam salah satu dari dua arah yang banyak dipakai dalam rangkaian pengapian
sederhana untuk Triac dalam pengaturan daya atau teganganAC. Dalam Gambar 2-14, dipilih lain, jika polaritas V berlawanan dengan yang
ditunjukkan dalam gambar 2-14, maka penahan kanan yang akan menutup V mulai malampaui tegangan dadal-jenuh. Lambang dari rangkaian Diac diberikan
dalam Gambar 2-14. Jika tegangan yang diberikan dengan polaritas ataupun, kurang dari
tegangan dadal-jenuh V
BO
maka piranti ini akan tetap dalam keadaan resistansi tinggi. Segera setelah tegangan melampaui V
BO
Diac memperlihatkan resistansi negatif karena arus yang melewatinya meningkat padahal tegangan yang
membentenginya jatuh. Karakteristik ditunjukkan oleh Gambar 2-14.
R
V
BO
V
R
I
BO
V
F
V V
V
Universitas Sumatera Utara
II.4.4
pakai sebagai elemen pelindung tegangan-lebih atau penurunan tegangan.
II.4.4.1
Gambar 2-15a dan b diberikan konstruksi dan lambang rangkaian piranti triac.
Triac Thiristor Dwi-Arah
Thiristor Penyearah terkendali silicon dan triac adalah piranti semikonduktor yang kini banyak dipakai dalam rangkaian pengendali daya.
Piranti-piranti ini terutama cocok dalam penerapan pengendalian daya AC seperti pengendalian peredup lampu, kecepatan motor, pengendalian suhu dan juga
banyak di
. Konstruksi, Rangkaian Ekivalen
Dalam
Sebagai dua SCR yang tersusun secara anti paralel seperti terlihat dalam Gambar 2-15a, dan ekuivalen dengan saklar-penahan dari Gambar 2-15b. Karena
itu, triac padat mengendalikan arus dalam salah satu dari dua aras yang mungkin. Tegangan dadal-jenuh dari piranti ini biasanya berharga dan cara normal untuk
menyambung. Triac adalah menggunakan picu prategangan maju.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16 Triac, a Rangkaian Ekuivalen, b Sistem Saklar Penahanan Ekuivalen
Jika tegangan catu daya V mempunyai polaritas yang ditunjukkan dalam Gambar 2-16a, maka picu potitif yang harus dipakai untuk maksud tersebut, dan
ini akan menutup saklar sebelah kiri. Jika polaritas V dalam Gambar 2-16a dibalik, kita memerlukan picu negatif, dan ini akan menutup saklar kanan.
Tiristor dwi-arah adalah piranti tiga terminal yang dapat melewatkan arus dalam kedua arah melalui jalur arah utamanya. Terminal-terminal arus utama
dikenal sebagai terminal utama-1 MT
1
dan terminal utama-2 MT
2
seperti ditunjukkan dalam Gambar 2-16b.
Jika tegangan dipasang pada gerbang relatif terhadap MT
1
adalah nol, triac mencegah aliran arus dalam kedua arah dengan adapun polaritas dari MT
1
dan MT
2
, ditunjukkan pada karakteristiknya dalam Gambar 2-17. Piranti kemudian berada dalam operasi tidak menghantar blocking mode.
Triac dipicu ke dalam operasi menghantar Conducting mode, menimbulkan suatu jalur resistansi rendah diantara MT
1
dan MT
2
, karena diberikan tegangan positif ataupun negatif diantara gerbang dan MT
1
.
Universitas Sumatera Utara
Sangat tergantung pada polaritas yang diberikan antara MT
1
dan MT
2
arus akan mengalir baik dari MT
2
dan MT
1
ataupun dalam arah sebaliknya. Dalam Gambar 2-17 diperlihatkan ada empat macam, modus memicu, dikenal sebagai I
+
, I
-
, III
+
, dan III
-
yang dinyatakan dalam Tabel 2-2
MODUS Potensial MT
2
Terhadap MT
2
Potensial Gerbang Terhadap MT
2
I
+
I
-
III
+
III
-
Positif Positif
Negatif Negatif
Positif Negatif
Positif Negatif
Tabel 2.2. Modus Pemicu Triac
Sekarang kita perhatikan modus memicu I
+
, dalam hal ini triac dipicu menjadi menghantar jika MT
2
adalah positif terhadap MT
1
oleh pulsa positif yang diberikan pada gerbang, jelas, Triac paling sensitive terhadap pulsa-pulsa gerbang
dalam modus I
+
dan III
-
, dan paling kurang sensitif dalam modus I
-
dan III
+
Universitas Sumatera Utara
BAB III ANALISA RANGKAIAN
Pada sistem tenaga listrik, penggunaan komponen-komponen elektronika TRIAC dan DIAC umumnya dipakai dalam rangkaian pengaturan daya maupun
tegangan listrik. Komponen elektronika yang dipakai pada sistem tenaga listrik ini, pada prinsipnya harus mampu menghasilkan daya besar atau mampu menahan
kapasitas daya yang besar dalam hal ini dapat dianalisa beberapa teori mengenai prinsip rangkaian dasar PENSTABILAN TEGANGAN BOLAK-BALIK
DENGAN TRIAC DAN DIAC.
III.1. Pembagi Tegangan
Rangkaian sederhana dari pada resistor sebagai pembagi tegangan diperlihatkan seperti dalam Gambar 3-1.
Universitas Sumatera Utara
Untuk desain awal, arus yang mengalir dimana R1 dan R2 sama dianggap tidak ada beban pada output adalah :
I =
2 1
R R
Vin
…………………………………………… 3-1 Dan besar tegangan output pada R adalah :
Vin R
R R
R I
2 1
2 2
output
. V
…………………………… 3-2
III.2. Zener Regulasi Tegangan
Zener dipakai untuk membuat tegangan konstan dalam rangkaian hanya memberikan arus konstan yang berasal dari tegangan lebih tinggi dalam rangkaian
dalam pemakaian arus zener selalu disalurkan melalui suatu resistor dari tegangan yang lebih tinggi yang ada disuatu tempat dalam rangkaian, seperti yang
diperlihatkan dalam Gambar 3-2.
Universitas Sumatera Utara
Maka kuat arus yang mengalir dapat ditentukan dengan rumus : I =
R Vout
Vin
……………………………….. 3-3
xVin Rdin
R Rdin
Vout
Dimana : Vin
= tegangan masukan Vout
= tegangan
keluaran Rdin
= resistansi
dinamis zener
III.3. Perubahan Phasa TRIAC
Untuk mendapatkan pengontrolan yang lengkap, TRIAC sama dengan SCR, untuk perubahan phasa. Beberapa metode dapat digunakan untuk perubahan
phasa, tetapi hanya satu yang dapat digunakan untuk unit ini. Dalam Gambar 3-3, sebuah DIAC digunakan untuk perubahan phasa pada TRIAC. Resistor R1 dan R1
digunakan langsung dengan kapasitor C1. Resistor R2 adalah tahapan geser dapat digunakan untuk mengontrol waktu pengisian pada kapasitor C1, resistor R2
digunakan untuk membatasi arus jika resistor R lebih besar dari 0 ohm. Kesimpulan hubungan DIAC dengan gerbang dari TRIAC akan hidup ON
sewaktu capasitas C1 telah terisi tegangan sebesar 15 volt. Ketika DIAC menyala ON, kapasitor C akan mengisi lembaran
diantaranya gelombang-gelombang dari TRIAC. Tiap-tiap perubahan sedikit ini akan menyalakan TRIAC atau menghidupkan ON.
Universitas Sumatera Utara
Ketika Triac menyala, disama terjadi drop tegangan dari 1 volt diantara MT
1
dan MT
2
. Mengingat Triac menyala setelah tegangan AC turun sampai pada batas yang cukup untuk dapat menyebabkan Triac mati atau off. Karena sistem
perubahan phasa terhubung paralel dengan Triac sewaktu Triac menyala atau off pada akhir perputaran AC rotasi.
III.4. Pengaturan Tegangan Dengan Mengatur Sudut Phasa Tegangan Bolak-Balik AC
Pengaturan tegangan untuk beban AC ini dapat dilakukan dengan rangkaian dasar pada Gambar 3.3.
Dalam Gambar 3.3 diperlihatkan suatu rangkaian dasar Triac terkontrol, tegangan dapat diatur supaya tetap konstan, dengan mengatur sudut phasa arus
Diac untuk penyuluhan Triac.
Universitas Sumatera Utara
Nilai Vrms dari tegangan keluaran yang konstan dapat dihitung dengan persamaan matematika sebagai berikut :
Untuk beban resistif :
2 1
2 2
sin 1
2
m rms
V V
α = sudut phasa dalam derajat atau radian ………………………. 3.4 Untuk beban induktif :
2 1
2 2
sin 1
2
m rms
V V
2
……………………………………………………. 3.5
III.4.1. Analisa Persamaan Matematika Untuk Menentukan Sudut Phasa
Pada beban resistor adalah sebagai berikut : Dari persamaan 3.4 :
2 1
2 2
sin 1
2
m rms
V V
Karena, Vm = Vrms .
2
maka hasil substitusinya yang di dapat
2 2
sin 1
2 2
rms rms
V R
V
rms V
V
rms 2
2
2 2
2 sin
1
Universitas Sumatera Utara
rms
V rmsR
V sia
2 2
2 2
1 2
2 sin
2 2
rms V
rmsR V
Dan batas harga sin 2 α adalah -1 ≤sin 2α ≤ 1, berarti α dapat ditentukan
dengan menyelesaikan persamaan berikut ini :
1 2
1 2
1
2 2
rms V
rmsL V
………………………………………. 3-6
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PENSTABILAN TEGANGAN BOLAK BALIK
1 PHASA DENGAN TRIAC
IV.1. Umum
