elektronika daya

1. Apa yang dimaksud dengan Elektronika Daya ?

Jawab :

Elektronika Daya adalah Ilmu yang mempelajari teknologi elektronika untuk pengendalian konversi daya listrik. Elektronika Daya menggabungkan teknik tenaga (power), ilmu kendali (kontrol), dan ilmu elektronika. Elektronika Daya sering digunakan pada switching (penskalaran), controlling (pengatur), dan converting (pengubah).

2. Sebutkan macam-macam Thyristor beserta dengan gambar cara kerjanya ?

Jawab :

Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Berdasarkan pada konstruksi fisiknya dan perilaku turn-on dan turn-off, thyristor dapat secara umum diklasifikasikan menjadi Sembilan kategori:

1. Phase-control thyristor (SCR)
2. Fast-switching thyristor (SCR)
3. Gate-turn-off thyristor (GTO)
4. Bidirectional triode thyristor (TRIAC)
5. Reverse-conducting thyristor (RCT)
6. Static Induction Thyristor (SITH)
7. Light-activated silicon-controlled rectifier (LASCR)
8. FET-controlled thyristor (FET-CTH)
9. MOS-controlled thyristor (MCT)

3. Persyaratan apa saja yang menyebabkan thyristor mengalirkan arus (turn on) ?

Jawab :
Apabila tegangan mencapai tegangan penyalaan, maka tiba – tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada arus mengalir. Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebut sebagai arus genggam (IH = Holding Current). Arus IH ini cukup kecil yaitu dalam orde miliampere.

Thyristor dapat dihidupkan dengan meningkatkan arus anode, yaitu dengan cara :

• Panas, ketika suhu thyristor tinggi aakan terjadi peningkatan jumlah pasangan electron-hole, sehingga menyebabkan arus bocor meningkat.
• Cahaya, ketika sambungan thyristor terkena cahaya maka pasangan electron-hole meningkat sehingga thyristor on.
• Tegangan tinggi, jika tegangan forward anode ke katode lebih besar dari tegangan maju breakdown VBO, arus bocor yang dihasilkan dapat mengaktifkan thyristor.
• Arus gerbang, jika thyristor diberi tegangan bias forward, injeksi arus gerbang dengan menerapkan tegangan gerbang positif antara terminal gerbang dan katode dapat mengaktifkan thyristor.

4. Bagaimana thyristor dapat “turn off” ?

Jawab :

Thyristor yang berada dalam keadaan on dapat dimatikan dengan mengurangi arus maju ke tingkat di bawah arus holding IH. Ada beberapa variasi teknik untuk membuat thyristor off. Pada semua teknik komutasi, arus anode dipertahankan di bawah arus holding cukup lama, sehingga semua kelebihan pembawa muatan pada keempat layer dapat dikeluarkan.

Akibat dua sambungan pn, J1 dan J3, karakteristik turn – off akan mirip dengan pada diode, berkaitan dengan waktu pemulihan reverse trr dan arus pemulihan reverse puncak IRR. IRR dapat lebih besar daripada arus blocking baik nominal. Pada rangkaian converter line commutated yang tegangan masukannya bersifat bolak – balik, tegangan balik muncul pada thyristor seketika setelah arus maju menuju ke nol. Tegangan balik ini akan mengakselerasi proses turn – off dengan membuang semua kelebihan muatan dari sambungan pn J1 dan J3.

Sambungan pn dalam J2 akan memerlukan waktu yang dikenal sebagai recombination time trr untuk merekombinasikan kelebihan pembawa muatan. Tegangan balik negative akan dapat mengurangi waktu rekombinasi ini. Trr bergantung pada magnitude dari tegangan balik.

5. Apa yang dimaksud dengan komutasi sendiri ?

Jawab :

Komutasi sendiri terjadi ketika sumber tegangan ac, arus thyristor akan bergerak melalui angka nol dan tegangan balik akan muncul sepanjang thyristor, ini menyebabkan thyristor secara otomatis off karena sifat natural dari tegangan sumbernya. Secara praktis, thyristordi trigger scara sinkron saat zero crossing dari tegangan input positif pada setiap siklus agar diperoleh control daya yang kontinyu.

6. Apa yang dimaksud dengan komutasi paksa ?

Jawab :

Komutasi paksa adalah ketika thyristor diberi tegangan masukan DC menyebabkan arus forward thyristor menjadi nol  dengan menambahkan rangkaian communitation circuit sehingga thyristor off.

7. Apa perbedaan antara thyristor dan triac ?

Jawab :

Triac dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasanya digunakan untuk pengendalian fasa ac (contohnya: controller tegangan ac). Hal tersebut dapat dianggap sebagai dua buah SCR tersambung secara antiparalel. Perbedaan thyristor deangan triac adalah thyristor mengalirkan arus satu aras dari anode kekatode sedangkan triac daoat mengalirkan arus dua arah.

8. Apa itu konverter ?

Jawab :

Konverter adalah suatu alat untuk mengkonversikan daya listrik dari suatu bentuk ke bentuk listrik lainnya. Contohnya mengubah daya listrik dari AC ke DC ataupun sebaliknya.

Konverter terbagi menjadi 5 jenis:

1. Konverter AC – DC (Rectifier)
2. Konverter AC – AC (Cycloconverter)
3. Konverter DC – DC (DC Chopper)
4. Konverter DC – AC (Inverter)
5. Penyearah: rangkaian penyearah diode mengubah tegangan ac ke tegangan dc tetap.

9. Bagaimana prinsip kerja dari konversi ac ke dc ?

Jawab :

Prinsip kerja rectifier atau mengbah tegangan ac ke dc adalah tegangan ac dapat diubah menjadi dc dengan komponen penyearah biasa (dioda) atau komponen penyearah terkendali (thyristor). Tegangan input dapat 1 fasa ataupun 3 fasa. Nilai tegangan output rata-rata tetap ataupun dapat diatur deangan pengaturan sudut pengaktifan thyristor.

10. Bagaimana prinsip kerja dari konversi ac ke ac ?

Jawab :

Cycloconverter merupakan alat pengubah energi listrik dari sitem arus bola balik dengan tegangan dan frekuensi konstan menjadi arus bolak balik dengan tegangan dan frekuensi variable

Prinsip kerja cycloconverter (ac ke ac) adalah dengan menurunkan frekuensi sumber rangkaian dibagi menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian dengan menggunakan cycloconverter. Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

11. Bagaimana prinsip kerja dari konversi dc ke dc ?

Jawab :

DC Chopper merupakan alat pengubah energi listrik dari sistem arus DC konstan menjadi system arus DC variabel .

Prinsip kerja step – down choppers adalah pada gambar 1a. Jika saklar  SW ditutup pada saat t1, maka tegangan Vs akan melalui beban. Jika saklar dimatikan atau di buka  pada saat t2, tegangan yang melewati beban adalah nol. Betuk gelombang output dan arus beban ditunjukan pada gambar 1b. penggunaansaklar pada chopper dapat implementasikan dengan menggunakan,Power BJT,Power MOSFET,GTO atau SCR

Prinsip kerja step –up chopper dapat dilihat pada gambar 2a. Jika saklar SW ditutup pada saat t1,aruskan mengalir pada inductor dan akan menyimpan energy pada inductor tersebut.Jika saklar terbuka pada saat t2, energy yang tersimpan pada pada inductor dialirkan kebeban, betuk gelombang yang dihasilkan arus inductor dapat dilihatpada gambar 2b.

12. Bagaimana prinsip kerja dari konversi dc ke ac ?

Jawab :

Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah :

• Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC.
• Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT. Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.