LAPORAN PRAKTIKUM
Teknik Penggerak 1
Disusun oleh
Rafi Andanawari
211 341 021
3 AEA
TEKNIK OTOMASI MANUFAKTUR DAN MEKATRONIKA
POLITEKNIK MANUFATUR NEGERI BANDUNG
Single-Phase Diode-Bridge Rectifiers
1. Comment on the input current waveform as a function of the ac-side inductance.
Analisa :
Gelombang arus akan semakin landai mendekati sinus ketika nilai dari Induktor
diperbesar. Sebaliknya saat nilai induktor sangat kecil lebar arus akan semakin sempit
tetapi dengan luas daerah yang sama sehingga amplitudo gelombang akan
mengkompensasi nilai lebarnya yaitu dengan menghasilkan amplitudo yang sangat
tinggi (Bentuk gelombang semakin tidak sinus/ terdistorsi). Secara matematis analisa
ini sesuai dengan persamaan berikut
VL =
Menurut persamaan ini maka nilai Induktor berbanding
terbalik dengan nilai (perubahan arus). Semakin besar nilai L
maka perubahan arus akan semakin lambat sehingga
gelombang arus akan semakin landai mendekati gelombang
sinus.
Amplitude gelombang positif untuk periode yang selanjutnya semakin kecil dari
gelombang sebelumnya, sedangkan untuk amplitudo gelombang negatif mempunyai
gelombang yang semakin besar dari gelombang sebelumnya.
Semakin besar nilai Induktor, bentuk ripple gelombang tegangan di Kapasitor
semakin landai mendekati nilai tegangan DC.
2. Obtain the %THD in the input current for the three values of the input
inductance.
Dengan fungsi analisa Fourier yang terdapat pada software maka nilai %THD untuk
masing-masing nilai induktor diperoleh sebagai berikut :
Nilai THD untuk Ls = 1mH
%THD = 85.179 %
Nilai THD untuk Ls = 2mH
%THD = 70.026 %
Nilai THD untuk Ls = 3mH
%THD = 61.551 %
3. Comment on the output voltage waveform as a function of the ac-side inductance.
Measure the average and the peak-to-peak ripple in the output voltage for the
three values of the input-side inductance.
Bentuk ripple pada gelombang output menjadi semakin landai sebanding dengan besar
perubahan nilai induktor. Semakin besar nilai induktor, bentuk ripple menjadi semakin
landai dan halus mendekati nilai DC. Ketika nilai induktor besar maka impedansi yang
dihasilkan semakin besar sehingga saat impedansi besar maka drop tegangan di sisi
output juga akan cukup besar sehingga ripple di output akan semakin landai dengan
level peak to peak dan juga amplitudo ripple yang semakin kecil.
Seperti terlihat pada gambar diatas. Warna biru adalah ripple untuk Ls =3mH terlihat
lebih landai dibandingkan dengan warna hijau (Ls =1mH) dan merah (Ls = 2mH).
Dengan mengunakan analisa Fourier maka nilai rata-rata (Vaverage) dan tegangan Vp-
p dapat diperoleh sebagai berikut :
Ls = 1mH
DC COMPONENT (Vaverage) = 1.533376E+02
= 153.337 V
Vp-p = 47,391 Volt
Ls = 2mH
DC COMPONENT = 1.476720E+02
= 147.672 V
Vp-p = 38,635 Volt
Ls = 3mH
DC COMPONENT = 1.426610E+02
= 142.661 V
Vp-p = 33,18 Volt
4. Keep the input inductance value as 1mH and change the dc-side capacitance
values to be 220F , 470F and 1,000F . Repeat parts 1, 2 and 3.
a. Beri komentar terhadap gelombang arus input jika kapasitor berubah.
Analisa :
Dari hasil simulasi terlihat bentuk gelombang dengan nilai C = 1000uF (gelombang
biru) mempunyai nilai amplitudo yang sangat tinggi dan mempunyai lebar yang
sempit. Ini terjadi karena semakin besar nilai C maka nilai dVd/dt (perubahan
tegangan) akan semakin kecil. Analisa ini sesuai dengan persamaan matematis
berikut.
=
C1 = 220 F
Namun ketika nilai kapasitor kecil (C1=220uF) pada gelombang arus input
muncul gelombang baru sehingga tampak seperti ada dua gelombang. Ini terjadi
karena akibat dari gelombang tegangan di output.
Dari gambar diatas terlihat bahwa kapasitor tidak mampu menampung muatan yang
melewatinya karena nilai kapasitansinya terlalu kecil. Terbukti dengan semakin
cepatnya waktu pembuangan tegangan kebeban yang dilakukan kapasitor Tetapi
karena induktor menyimpan energi maka saat tegangan dari sumber tidak aktif,
maka induktor bertindak sebagai sumber sehingga sempat menyuplai kapasitor.
Sehingga tampak gelombang tegangan tidak sempurna. Adapun gelombang yang
terjadi pada sisi arus input (warna biru) dikarenakan pengaruh dari bentuk tegangan
di output.
Dai persamaan ini terlihat bahwa semakin besar nilai C maka nilai
(perubahan tegangan) akan semakin kecil sehingga arus
yang dihasilkan akan semakin sempit dengan amplitudo
yang tinggi.
C1 = 470 F
C1 = 1000 F
b. Hitung %THD gelombang arus input dari detiap perubahan nilai kapasitor
Dengan analisa Fourier maka nilai %THD untuk masing-masing nilai kapasitor
dapat diperoleh sebagai berikut.
PARAM C1_VALUE = 220.0000E-06 (C1 = 220uF)
PARAM C1_VALUE = 470.0000E-06 (C1 = 470uF)
PARAM C1_VALUE = 1.0000E-03 (C1 = 1000uF)
c. Berikan penjelasan tentang gelombang output tegangan dari nilai kapasitor yang
berubah. Hitung nilai rata-rata dan peak to peak output tegangan dari ketiga nilai
kapasitansi.
Analisa :
Dari gambar diatas terlihat bahwa kapasitor tidak mampu menampung muatan yang
melewatinya karena nilai kapasitansinya terlalu kecil. Terbukti dengan semakin
cepatnya waktu pembuangan tegangan kebeban yang dilakukan kapasitor Tetapi
karena induktor menyimpan energi maka saat tegangan dari sumber tidak aktif,
maka induktor bertindak sebagai sumber sehingga sempat menyuplai kapasitor.
Sehingga tampak gelombang tegangan tidak sempurna.
Nilai Vaverage dan Vp-p
Vaverage dan Vp-p untuk C1 = 220uF
DC COMPONENT = 1.225100E+02 (Vaverage)
Vp-p = 131,138 Volt
Vaverage dan Vp-p untuk C1 = 470uF
DC COMPONENT = 1.490085E+02
Vp-p = 87,948 Volt
Vaverage dan Vp-p untuk C1 = 1000uF
DC COMPONENT = 1.533376E+02
Vp-p = 47,391 Volt
5. Keeping the output capacitance at 1000 F, measure the peak-to-peak ripple in the output capacitor current for the three values of the input-side inductance.
What is fundamental frequency of this current ?
Ip-p untuk Ls = 1mH Ip-p = 36,181 A
Ip-p untuk Ls = 2mH Ip-p = 27,921 A
Ip-p untuk Ls = 3mH Ip-p = 23,685 A
Frekuensi Fundamental adalah frekuensi natural terendah dari sebuah sistem atau
harmonik pertamanya. Dimana nilai frekuensi fundamental dari arus ini adalah
frekuensi harmonik pertama (no 1) atau sama sama dengan nilai frekuensi sumber
yaitu 60 Hz.
6. Keeping the input-side inductance at 1mH , measure the peak-to-peak ripple in the output capacitor current for the three values of the output capacitance: 220F,
470F and 1,000F
Ip-p untuk C1 = 220uF Ip-p = 29,705 A
Ip-p untuk C1 = 470uF Ip-p = 36,452 A
Ip-p untuk C1 = 1000uF Ip-p = 36,181 A
Three-Phase Diode-Bridge Rectifiers
Objective:
The objective of this experiment is to look at the input current and output voltage
waveforms in a three-phase diode-rectifier bridge with a large capacitor on the dc-side.
Gambar gelombang penyearah tiga fasa
Exercises:
1. Comment on the input current waveform as a function of the ac-side inductance for
values of 0.1 mH, 0.5 mH and 1.0 mH.
Gelombang arus input untuk L = 0.1 mH
Gelombang arus input untuk L = 0.5 mH
Gelombang arus input untuk L = 1 mH
Analisa :
Dari bentuk gelombang arus input di sisi AC, dapat dilihat bahwa nilai arus akan
semakin menurun ketika nilai induktansi input dinaikan. Terlihat pada gambar bahwa
gelombang mempunyai puncak kembar. Terjadinya bentuk gelombang seperti ini
disebabkan karena input tegangan yang melewati L1 akan akan berakhir melewati L2
dan L3 ke ground.
2. Obtain the %THD in the input current for the three values of the input inductance.
L1 = 0.1 mH
L1 = 0.5 mH
L1 = 1 mH
3. Comment on the output voltage waveform as a function of the ac-side inductance.
Measure the average and the peak-to-peak ripple in the output voltage for the three
values of the input-side inductance.
L1 = 0.1 mH
L1 = 0.5 mH
L1 = 1 mH
Analisa :
Seperti terlihat pada ketiga gambar diatas, gelombang tegangan output menjadi
semakin landai dan halus ketika nilai induktor (L) diperbesar. Tetapi dengan besarnya
nilai induktor terdapat ripple yang besar pada saat awal. Terlihat pada gambar untuk
untuk nilai L = 0.1 mH nilai ripple saat awal lebih kecil jika dibandingkan nilai ripple
saat L = 1mH.
Bentuk ripple pada gelombang output menjadi semakin landai sebanding
dengan besar perubahan nilai induktor. Semakin besar nilai induktor, bentuk ripple
menjadi semakin landai dan halus mendekati nilai DC. Ketika nilai induktor besar maka
impedansi yang dihasilkan semakin besar sehingga saat impedansi besar maka drop
tegangan di sisi output juga akan cukup besar sehingga ripple di output akan semakin
landai dengan level peak to peak dan juga amplitudo ripple yang semakin kecil.
Nilai Vaverage dan Vp-p untuk L = 0.1 mH
Vaverage = 281,237 Volt
Vp-p = 44,089 Volt
Nilai Vaverage dan Vp-p untuk L = 0.5 mH
Vaverage = 275,810 Volt
Vp-p = 53,052 Volt
Nilai Vaverage dan Vp-p untuk L = 1 mH
Vaverage = 272,195 Volt
Vp-p = 54,458 Volt
4. Measure the peak-to-peak ripple in the output capacitor current for the three values of
the input-side inductance. What is fundamental frequency of this current ?
Ip-p untuk L = 0,1 mH
Ip-p = 39,540 A
Ip-p untuk L = 0,5 mH
Ip-p = 36,817 A
Ip-p untuk L = 1 mH
Ip-p = 34,253 A
Frekuensi Fundamental adalah frekuensi natural terendah dari sebuah sistem atau
harmonik pertamanya. Dimana nilai frekuensi fundamental dari arus ini adalah frekuensi
harmonik pertama (no 1) atau sama sama dengan nilai frekuensi sumber yaitu 60 Hz.
Single-Phase Thyristor-Bridge Rectifier
1. (a) Obtain vs, vd and id waveforms.
(b) Obtain vs and is waveforms.
(c) Obtain vm dan is Waveforms
2. From the plots, obtain the commutation interval u and the dc-side current at the start
of the commutation.
Interval komutasi = 0,09 ms = 90 us
3. By means of Fourier analysis of is, calculate its harmonic components as a ratio of
Is1.
Is (rms) = 13,748 A
TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.069904E+01 PERCENT
= 10,69 %
Diketahui
Is (rms) = 13,748 A
%THD = 10,69 %
4. Calculate Is, %THD in the input current, the input displacement power factor and the
input power factor.
Is (rms) = 11,216 A
%THD = 10,72 %
DPF = cos
= Cos 45
= 0,7
PF =
= =0,86
5. Obtain the average dc voltage Vd. Verify that
Where first use the average value of id for Id and then its value at the start of the
commutation interval as calculated in Problem 2.
Dari gambar diperoleh :
= 450
Id (rms) = 11,216 A
Vd = 74,830 V
Vs (rms) = 113,614 V
Dari Perhitungan ternyata nilai nya tidak sesuai dengan nilai Ukur, maka dalam hal ini
nilai errornya adalah