3 penyearah kel 3

29
PERCOBAAN 03 PENYEARAH Dosen Pengampu: Sugijono, S.T.,M.M. Oleh: Listrik 2D KELOMPOK 3 : Hanif Khoirul Fahmy (09) Hening Putri Riyandhini (10) Ikhwan Zuhri (11) Luqman Hakim (12)

Upload: hanif-khoirul-fahmy

Post on 06-Feb-2016

50 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

penyearah

TRANSCRIPT

Page 1: 3 Penyearah Kel 3

PERCOBAAN 03

PENYEARAH

Dosen Pengampu:

Sugijono, S.T.,M.M.

Oleh:

Listrik 2D

KELOMPOK 3 :

Hanif Khoirul Fahmy (09)

Hening Putri Riyandhini (10)

Ikhwan Zuhri (11)

Luqman Hakim (12)

Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2014

Page 2: 3 Penyearah Kel 3

PERCOBAAN 3

PENYEARAH

1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan mahasiswa dapat :

1. Merangkai Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh

2. Menghitung dan menggambar sinyal keluaran

3. Menjelaskan pengaruh beban dan tapis

2. Teori dasar

Penggunaan dioda yang paling umum adalah sebagai penyearah. Penyearah

aalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi

Tegangan DC. Penyearah dengan dioda mengikuti sifat dioda yang akan

menghantar saat dibias maju dan tidak konduksi saat dibias mundur.

Ada dua jenis rangkaian penyearah dengan menggunakan dioda yaitu

Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah gelombang penuh.

Pada penyearah setengah gelombang periode positif dioda akan mendapat

bias maju sedangkan pada setengah periode negatif akan mendapat bias mundur,

Hal ini akan menyebabkan tegangan beban RL merupakan sinyal setengah

gelombang.

Gambar 4.1 Penyearah Setengah Gelombang

Tegangan keluaran Hasil Penyearah setengah gelombang penuh VDC =

Vm/π. Antara sinyal masukan dan sinyal keluar mempunyai periode yang sama

sehingga frekwensi keluaran sama dengan frekwensi masukan.

Page 3: 3 Penyearah Kel 3

Dengan menggunakan dua buah dioda dan sebuah transformator CT

( transformator dengan cabang tengah ) suatu rangkaian penyearah gelombang

penuh akan didapat.

Gambar 4.2 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Pada saat a positif D1 akan konduksi dan arus akan mengalir ke beban

melalui D1, pada siklus berikutnya, saat a negatif dan b positif, D2 akan konduksi

dan arus akan mengalir melalui D2. Harga rata – rata tegangan DC gelombang

penuh VDC = 2 Vm/ π . Frekwensi yang dihasilkan adalah dua kali frekwensi

masukan sebab setiap satu gelombang menghasilkan dua puncak gelombang

positif.

Jika transformator tidak mempunyai cabang tengah dan diperlukan

gelombang penuh, maka dapat digunakan rangkaian dioda dengan sistem

jembatan.

Gambar 4.3 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Dalam rangkaian penyearah, tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak.

Untuk menghasilkan tegangan DC yang rata diperlukan penapis untuk mengurangi

tegangan riak.

Komponen – komponen yang dapat digunakan sebagai tapis adalah

komponen – komponen reaktif ( L dan C ). Induktor mempunyai sifat sebagai

Page 4: 3 Penyearah Kel 3

penahan sinyal AC sedangkan kapasitor mempunyai sifat sebagai pelolos (pass )

untuk sinyal AC , sehingga untuk menghasilkan sinyal DC yang baik dapat dibuat

rangkaian penapis dengan menggunakan induktor, kapasitor atau gabungan

keduanya.

Gambar 4.4 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Tapis

Gambar 4.5 Tegangan keluaran penyearah gelombang penuh dengan tapis

Penapis kapasitor berdasarkan deteksi puncak, artinya pada saat gelombang

masukan menuju dari nol maka dioda akan dibias maju, pada saat ini kapasitor

akan diisi muatan hingga tegangan puncak tercapai. Pada saat gelombang menuju

negatif , maka dioda akan dibias mundur, karena kapasitor akan mempertahankan

tegangan maksimumnya, muatan akan dilewatkan menuju resistansi beban dan

akan terisi lagi saat tegangan puncak berikutnya

Page 5: 3 Penyearah Kel 3

3. Peralatan dan bahan

1. 1 buah Osciloskop

2. 2 buah Multimeter

3. 1 buah

Transformator 220

V / 9 V CT

4. 4 buah Dioda

Silikon IN 4007

Page 6: 3 Penyearah Kel 3

5. Resistor 470 Ω , 1

KΩ , 2K2Ω 1

buah

6. Kapasitor Elektrolit

50 μF, 100 μF , 470

μF

7. Kabel Penghubung

Page 7: 3 Penyearah Kel 3

4. Diagram Rangkaian

Gb. 4.4 1. Penyearah Setengah Gelombang

Gb. 4.5. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Gb. 4.6 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Gb. 4.7 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan DenganPenapis Kapasitor

Page 8: 3 Penyearah Kel 3

5. Langkah Percobaan

5.1. Penyearah Setengah Gelombang

a. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.4 dengan RL = 470Ω

b. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 1.

c. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

d. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

e. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3

5.2. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.5 dengan RL = 470Ω

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 2.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

Page 9: 3 Penyearah Kel 3

5.3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.6 dengan RL = 470Ω

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 3.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

Page 10: 3 Penyearah Kel 3

5.4. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan dengan Penapis Kapasitor

1. Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.7 dengan RL = 470Ω dan

kapasitor dengan nilai 100 μF

2. Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban .

Catat hasil pengukuran ke tabel 4.

3. Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik

bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL

4. Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3

5. Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.

6. Gantikan kapasitor penapir menjadi 470 μF , ulangi langkah 2 sampai 5

7. Gantikan kapasitor penapir menjadi 1000 μF , ulangi langkah 2 sampai 5

Page 11: 3 Penyearah Kel 3

6. Tabulasi Data

Tabel. 6.1. Penyearah Setengah Gelombang

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL(mA) VRL(V) IRL(mA) VRL(V)

6,24 470 5 2,339 4,48 2,106

6,24 1K 2,30 2,27 2,106 2,106

6,24 2K2 1,1 2,428 0,96 2,106

Perhitungan:

Vm = Vin X √2

= 6,24 X √2 = 8,825 Volt

Pada R= 470 Ω, 1K Ω, 2K Ω

VRL = (8,825 X 0,318)-0,7

= 2,106 Volt

Pada R= 470 Ω Pada R= 1K Ω Pada R= 2K2 Ω

I RL= V RLR

I RL = V RLR

I RL = V RLR

= 2,106470

= 2,1061000

= 2,1062200

= 4,48 mA = 2,106mA = 0,96 mA

VDC= VRL = (Vm X 0,318) – 0,7

Page 12: 3 Penyearah Kel 3

Tabel 6.2. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL(mA) VRL(V) IRL(mA) VRL(V)

6,24 470 10,5 4,89 10,4 4,9125

6,24 1K 5 4,99 4,9 4,9125

6,24 2K2 2,4 5,06 2,23 4,9125

Perhitungan:

Vm = Vin X √2

= 6,24 X √2 = 8,825 Volt

Pada R= 470 Ω, 1K Ω, 2K Ω

VRL = (8,825 X 0,636)-0,7

= 4,9125 Volt

Pada R= 470 Ω Pada R= 1K Ω Pada R=2K2 Ω

I RL= V RLR

I RL = V RLR

I RL = V RLR

= 4,9125

470=

4,91251000

= 4,91252200

= 10,4 mA = 4,9125 mA = 2,23 mA

VDC = VRL= 0,636 Vm – 0,7

Page 13: 3 Penyearah Kel 3

Tabel 6.3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Vin [ V ] Beban

[ Ω ]

Hasil Pengukuran Hasil Perhitungan

IRL (mA) VRL(V) IRL(mA) VRL(v)

6,24 470 9,2 4,29 8,96 4,2127

6,24 1K 4,5 4,41 4,2127 4,2127

6,24 2K2 1,97 4,33 1,915 4,2127

Perhitungan:

Vm = Vin X √2

= 6,24 X √2 = 8,825 Volt

Pada R= 470 Ω, 1K Ω, 2K Ω

VRL= 0,636 X 8,825 – (2 X 0,7)

= 4,2127 Volt

Pada R= 470 Ω Pada R= 1K Ω Pada R=2K2 Ω

I RL= V RLR

I RL = V RLR

I RL = V RLR

= 4,2127

470 = 4,2127

1000=4,2127

2200

= 8,96 mA = 4,2127 mA = 1,915 mA

VDC =VRL= 0,636 Vm – (2 X 0,7)

Page 14: 3 Penyearah Kel 3

Tabel 6.4. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Filter

Penapis CRL

[ Ω ] Multimeter Osiloskop

I(mA) V(Volt) V(Volt)

47 μF 470

1K

2K2

13,5

7,0

2,9

6,29

6.80

7,11

6,2

6,75

7,4

100 μF

470

1K

2K2

13,5

7,25

2,9

6,34

6,9

7,14

6,2

6.75

7,25

470 μF 470

1K

2K2

14,9

7,48

2,9

6,88

7,05

7,12

6,7

6,8

7,2

1000 μF

470

1K

2K2

14,9

7,49

3,0

6,88

7,14

7,22

6,7

6,9

7

7. Analisa Data

7.1. Pada penyearah setengah gelombang, gelombang sinus yang dihasilkan tidak

penuh, karena hanya menggunakan 1 buah dioda silikon bias maju dan pada

rangkaian ini (penyearah setengah gelombang) dioda akan berlaku sebagai

penghantar selama putaran setengah positif dan tidak berlaku sebagai

penghantar pada setengah siklus negatif, sehingga dapat digambarkan sbb:

7.2. Untuk menghitung Vm, Vm = Vin X √2

7.3. Pada penyearah gelombang penuh dengan trafo CT, gelombang sinus yang

dihasilkan penuh, karena menggunakan 2 buah dioda silikon bias maju

dengan pen-suply menggunakan trafo CT, tetapi jika menggunakan hanya 2

Page 15: 3 Penyearah Kel 3

buah dioda silikon tanpa menggunakan trafo CT maka tidak bisa menjadi

penyearah gelombang penuh. Terbentuknya gelombang sinus penuh ini

disebabkan Dioda D1 menghantar ke putaran setengah positif dan Dioda D2

menghantar ke putaran setengah negative. Sebagai hasilnya arus beban

rectifier mengalir selama setengah putaran bersama-sama, sehingga dapat

digambarkan sbb:

7.4. Untuk menghitung Vm, Vm = Vin X √2

7.5. Pada penyearah gelombang penuh sistem jembatan, gelombang sinus yang

dihasilkan penuh, sebab Dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengah siklus

positif da D3 dan D4 menghantar di atas setengah siklus negatif, dapat

digambarkan sbb:

7.6. Pada penyearah gelombang penuh sistem jembatan dengan filter, gelombang

sinus yang dihasilkan penuh, karena menggunakan 4 dioda silikon bias maju

dengan pen-supply menggunakan trafo tanpa cabang tengah. Pada tengah

rangkai dioda diberi kapasitor dengan tujuan untuk mengurangi tegangan

ripple pada gelombang, sehingga gelombang yang dihasilkan sbb:

Page 16: 3 Penyearah Kel 3

Semakin besar kapasitor yang dipasang, gelombang yang dihasilkan

semakin rapat (ripple semakin kecil/rapat) tetapi tidak dapat mencapai

100% seperti yang dihasilkan arus DC.

8. Tugas dan Pertanyaan.

1. Hitung Arus dan Tegangan keluaran rangkaian penyearah setengah

gelombang dan gelombang penuh ?

2. Apa perbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah setengah

gelombang dan gelombang penuh ?

3. Apa perbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah gelombang

penuh dengan trafo dan sistem jembatan ?

4. Bagaimana Hasil Percobaan dan Perhitungan arus dan tegangan Keluaran

penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh ?

5. Bagaimana pengaruh beban pada penyearah setengah gelombang dan

gelombang penuh?

6. Bandingkan besar tegangan keluaran penyearah gelombang penuh tanpa

kapasitor dan dengan kapasitor ?

7. Apakah perubahan Beban berpengaruh terhadap besarnya tegangan

keluaran.?

8. Apakah pengaruh perubahan nilai kapasitor terhadap tegangan keluaran ?

Page 17: 3 Penyearah Kel 3

9. Jawaban Pertanyaan.

1. Rangkaian penyearah setengah gelombang:

R= 470 Ω

VRL = (Vm X 0,318) – 0,7

VRL = (8,825 X 0,318)-0,7

= 2,106 Volt

IRL= V RLR

= 2,106470

= 4,48 mA

Rangkaian penyearah gelombang penuh:

R= 470 Ω

VRL = 0,636 Vm – 0,7

VRL = (8,825 X 0,636)-0,7

= 4,9125 Volt

IRL= V RLR

= 4,9125

470

= 10,4 mA

2. Perbedaan tegangan yang di hasilkan penyearah setengah gelombang

dengan penyearah gelombang penuh adalah

1) Perbandingan tegangan output (VDC)= 1 : 2

2) Gelombang yang dihasilkan menunjukan pada rangakaian penyearah

setengah gelombang jarak antara gelombang lebih lebih renggang

dari pada penyearah gelombang penuh.

3) Berbeda dengan rangkaian penyearah setengah gelombang, pada

rangkaian penyearah gelombang penuh semua siklus akan

dimanfaatkan sebagai gelombang keluaran. Pada rangkaian

Page 18: 3 Penyearah Kel 3

penyearah setengah gelombang, siklus negative dari tegangan input

dipotong atau tidak dimanfaatkan sama sekali. Tegangan output

penyearah setengah gelombang, pada saat siklus positif tegangan

yana jatuh pada terminal output idealnya adalah sama dengan

tegangan supply, atau tegangan supply – 0,7 V (Dioda silicon) serta

tegangan supply – 0,3 V (Dioda germanium). Hal ini terjadi karena

dioda diberi bias maju sehingga arus listrik akan melewati dioda

bagaikan seutas kawat. Sedangkan pada saat siklus negative,

tegangan output hampir sama dengan 0 volt dikarenakan dioda diberi

bias mundur (bias reverse) sehingga dioda bekerja bagaikan kawat

yang terputus atau saklar yang terbuka. Sedangkaan pada penyearah

gelombang penuh siklus negative dari sinyal input tetap diloloskan

dengan menggunakan dioda yang lain.

Gb.Penyerarah setengah gelombang Gb. Penyearah Gelombang penuh

3. Pada output gelombang hampir tidak ada perbedaan antara penyearah

gelombang penuh dengan trafo sistem jembatan. Perbedaan terdapat

pada rangkaian yang terlihat lebih simpel menggunakan penyearah

gelombang penuh dengan trafo dari pada sistem jembatan.

Penyearah tegangan dengan menggunakan 2 buah diode memerlukan

transformator/trafo yang mempunyai terminal CT (center tep/titik

tengah). Dioda akan bekerja secara bergantian. Sehingga tegangan pada

output akan selalu ada. Sedangkan penyearah dengan 4 buah diode sama

dengan penyearah gelombang penuh menggunakan 2 buah diode, hanya

pada penyearah sistem bridge ini transformator yang digunakan tidak

harus CT. Dioda akan bekerja secara berpasangan, jika D1 &D3 On, D2

& D3 off, begitu juga sebaliknya.

Page 19: 3 Penyearah Kel 3

4. Hasil percobaan tegangan dan arus yang di hasilkan penyearah setengah

gelombang dengan penyearah gelombang penuh ialah perbandingan

tegangan 1:2

5. Beban di pasang untuk membatasi arus pada rangkain, agar dioda tidak

di aliri arus melebihi arus nominalnya sehingga dioda tidak rusak.

Pengaruh beban pada penyearah setengah gelombang yaitu Resistansi

dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya

nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat bias

mundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap

tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0. Arus yang

mengalir ke beban (i) terlihat pada gambar (c) bentuknya arus searah

(satu arah) yang harga rataratanya tidak sama dengan nol seperti pada

arus bolak-balik. Kondisi pembebanan yang berlaku pada penyearah satu

fasa setengah gelombang juga akan berlaku pada penyearah satu fasa

gelombang penuh. Khusus untuk beban resistif, setiap dioda akan

konduksi tepat selama setengah siklus dari perioda tegangan.

6. Lebih besar tegangan dengan menggunakan kapasitor, karena kapasitor

berfungsi untuk mengurangi ripple pada tegangan keluaran hampir tidak

memiliki ripple

7. Perubahan beban tidak berpengaruh terhadap besarnya tegangan

8. Pengaruh pemasangan kapasitor pada rangkaian penyearah gelombang

adalah berperan sebagai penyaring isyarat keluaran sehingga terbentuk

gelombang riak/ripple (Vrpp), semakin besar nilai kapasitor maka

semakin kecil gelombang riak yang terbentuk dan nilai tegangan riak

juga akan semakin kecil.

Page 20: 3 Penyearah Kel 3

10. Kesimpulan.

1. Dioda berfungsi sebagai penyearah gelombang listrik AC.

2. Penyearah ialah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC

menjadi tegangan DC.

3. Dalam rangkaian penyearah, tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak.

Untuk menghasilkan teganan DC yang rata diperlukan penapis (L dan C)

untuk mengurangi tegangan riak.

4. Penggunaan induktor (L) dan kapasitor (C) sebagai penapis karena induktor

mempunyai sifat sebagai penahan sinyal AC sedangkan kapasitor mempunyai

sifat sebagai pelolos (pass) untuk sinyal AC.

5. Semakin tinggi nilai penapis C, semakin stabil gelombang DC yang

dihasilkan.

6.

7. Tegangan keluaran penyearah setengah gelombang

VDC= VRL = (Vm X 0,318) – 0,7

8. Tegangan keluaran penyearah gelombang penuh

VDC = VRL= 0,636Vm – 0,7

9. Tegangan keluaran penyerah gelombang penuh sistem jembatan

VDC =VRL= 0,636Vm – (2 X 0,7)

11. Lampiran.

Page 21: 3 Penyearah Kel 3

Gambar 10.1 Gelombang Tegangan AC

Gambar 10.2 Hasil Penyearah Setengan Gelombang

Gambar 10.3 Hasil Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT

Gambar 10.4 Hasil Penyarah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Page 22: 3 Penyearah Kel 3

Gambar 10.5 Hasil Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Penapis Kapasitor