Elektronika Daya : Thyristor pada Rangkaian DC

Thyristor

Thyristor adalah komponen semikonduktor yang dapat digunakan untuk menahan arus AC atau melewatkan arus AC. Penggunaan thyristor pada rangkaian elektronika pada umumnya digunakan sebagai saklar (switching).

Konstruksi Thyristor

thyristor

Konstruksi dasar thyristor adalah konstruksi 4 layer PNPN. Jika dipilah thyristor merupakan 2 gabungan transistor yaitu PNP dan NPN. Sebuah thyristor terdiri atas 3 lapisan sambungan P-N. Hal ini berbeda dengan dioda yang mempunyai 2 lapisan dan transistor dengan 3 lapisan. 

Thyristor pada Rangkaian DC

Thyristor pada Rangkaian DC

Dapat dilihat pada rangkaian DC diatas, S1 berfungsi sebagai Switch ON gate. Sementara itu, Rg dam Rgk berfungsi sebagai Trigger gate. Bagian lain dari thyristor adalah anoda dan katoda. Dengan demikian, kinerja thyristor dikendalikan oleh Gate. Dalam komponen elektronis berupa transistor, bagian tersebut merupakan base. base/gate ini berfungsi untuk melakukan pengaturan aliran arus pada komponen.

Kondisi S1 berada pada kondisi ON maka secara otomatis beban akan hidup karena kondisi tersebut akan menghidupkan beban dan thyristor secara bersamaan. berbeda dengan S1, S2 berupa jenis saklar OFF. Dengan adanya saklar tersebut, maka dapar dikatan bahwa thyristor efektif untuk mengendalikan sistem dengan arus yang besar maupun dengan arus yang kecil.

Rangkain listrik pada gambar diatas banyak digunakan pada industri dengan banyak mesin listrik yang harus dikendalikan. Hal tersebut penting dalam menunjang efisiensi dan efektifitaskerja perusahaan karena dengan thyristor lebih mudah dikontrol. Implementasi sistem tersebut dapat dilakukan dengan perantara mesin PLC. Ketika Gate diaktifkan oleh Pulsa Diskontinu maka tegangan antara anoda dan katoda turun sebesar 1 Volt.

Sama seperti pada prinsip sambungan PN maka ketika tegangan turun maka arus akan mengalir dan thyristor berfungsi sebagai saklar. Meskipun demikian, thyristor tidak dapat melakukan pengontrolan secara mandiri sehingga untuk melakukan pengontrolan memerlukan pemicu dari luar. Hal inilah yang menyebabkan rangkaian thyristor memerlukan Switch atau Push Button sebagai kontrol.

Dasar - dasar elektronika daya

Dasar - Dasar Elektronika Daya

[switching, thyristor]

Elektronika Daya merupakan ilmu yang meliputi switching, pengontrolan, dan pengubah / konversi ( elektrosistemkonversienergilistrik.blogspot.co.id ) blok - blok yang besar dari daya listrik dengan menggunakan sarana peralatan semikonduktor.

Materi ini merupakan materi pendalaman elektronika daya, karena elektronika daya mencakup beberapa mata kuliah lain seperti teknik kendali, digital, rangkaian listrik dan lain-lain. Jadi dasar-dasarnya juga harus paham.

Pada prinsip dasar aliran arus listrik, bagian yang mengalir dari atom adalah proton. Sedangkan pada prinsip aliran muatan, bagian yang mengalir dari atom adalah elektron. Ketika sebuah sumber tegangan dihubungkan ke beban maka tidak selalu terjadi aliran arus listrik/muatan listrik. Arus atau muatan listrik akan mengalir ketika beda potensial sumber tegangan lebih tinggi dibandingkan beda potensial beban pada nilai Rated Beban. 

Selanjutnya, arus atau muatan listrik dapat mengalir ketika terdapat hambatan antara sumber tegangan dan beban. Dilihat dari sisi sumber tegangan fungsi hambatan adalah sebagai Pembatas Arus. Sedangkan dilihat dari sisi beban maka fungsi hambatan adalah sebagai pengaman beban.

Dalam sebuah sistem kendali kelistrikan, , Power Semiconductor berada pada bagian Umpan balik, yitu bertugas mengendalikan Variabel Output berdasarkan nilai koreksi. Prinsip Pengendalian variabel pada sistem tenaga listrik adalah arus kecil untuk mengendalikan arus besar. Dengan demikian pada skema pengaturan diperlukan adanya pencuplikan sinyal. Dari sinyal tersebut , dilakukan deteksi kesalahan dengan operasi penjumlahan sinyal.

Untuk keperluan sistem dibawah 220 V 50/60Hz maka penyesuaian dari hasil koreksi tersebut diimplementasikan dengan Operational Amplifier. Sedangkan pada sistem di atas 220 V 50/60Hz diperlukan metode Kendali tak langsung.

Pada Thyristor, ketika anoda mempunyai polaritas positif, komponen akan dipicu sehingga berada dalam kondisi Konduktif. Pada kondisi tersebut disebabkan oleh adanya Pulsa arus positif pada Gate. Pada saat bersamaan, bagian tersebut akan mengalami kehilangan kemampuan mengontrol dirinya sendiri. Akan tetapi, thyristor dapat beroperasi kembali , yaitu ketika terdapat sejumlah tegangan pada anoda dengan kecepatan dV/dt yaitu ketika sejumlah temperatur meningkat. Thyristor modern dapat bekerja pada jangkauan kV dan kA. 

Ketika sejumlah di/dt muncul pada anoda maka terdapat konsentrasi arus yang tinggi dibagian tersebut hingga mencapai Saturasi . Pada kondisi tersebut tersebut terjadi tegangan yang tinggi. Untuk menyeimbangkan kondisi tersebut maka bagian katoda juga akan mengalami saturasi sehingga muncullah tegangan penyeimbang dan menyebabkan gate terbuka dan switching terjadi.

Elektronika Daya : Sistem Konversi Energi Listrik

SISTEM KONVERSI ENERGI LISTRIK

Dalam blog ini saya tidak menjelaskan secara mendetail tentang sistem konversi energi listrik. Hanya saja saya menampilkan beberapa pertanyaan yang kerap kali ditanyakan oleh dosen . Semoga bermanfaat yah :)

1.  Istilah - istilah dalam sistem konversi energi listrik :

·        Sistem Tenaga Listrik

Yaitu, suatu sistem yang meliputi pembangkitan, transmisi dan distribusi listrik.

·         Jaringan Tenaga Listrik

      Yaitu, hubungan antara pembangkit, saluran transmisi, dan saluran distribusi.

·         Pembangkitan Energi Lsitrik

Yaitu, proses pengolahan bahan baik konvensional maupun modern untuk menghasilkan output energi listrik.

·         Pembangkit Tersebar

Yaitu, pembangkit yang tidak terpusat, biasanya memiliki sumber energi listrik sendiri. 

Hal ini biasanya pada pembangkit listrik modern termasuk juga pada distribusi.

·         Mikrogrid

Yaitu, bagian dari pembangkitan tersebar yang saling diinterkoneksikan satu sama lain, hanya mensupply di lokal sehingga mikrogrid hanya pada sistem distribusi.

·         Turbin

Yaitu, suatu alat yang biasanya langsung terhubung ke generator sehingga dapat dikatakan penggerak generator.

·         Generator

Yaitu, Alat pengubah dari energi mekanik ke energi listrik

·         Konverter

Yaitu, alat elektronika yang dapat mengkonversi arus output DC atau AC.

2. PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi)

Diagram blok PLTB

Dari Diagram blok diatas dapat dijelaskan sistem tenaga listrik dengan PLTB. Bahan utaa yang digunakan adalah panas bumi, kemudian tersedia air . Jadi, Panas bumi akan memanaskan air yang kemudian dari air yang panas akan mengeluarkan uap yang tinggi sehingga memutarkan turbin, sedangkan turbin terhubung ke generator. Sehingga secara tidak langsung generator bergerak kemudian mengubah energi mekanik menjadi listrik dan sisa-sisa uap panasnya yang tersisa didinginkan dan dikembalikan ke dalam tanah.

Diagram Blok Pengendalian Proses PLTB

3. PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)

Diagram Blok Pengendalian PLTS

Sistem Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Surya

Proses pembangkitan tenaga surya menggunakan solar cel. Jadi solar sel mendapatkan sinar matahari (panas) kemudian akan timbul gaya gerak listrik  lalu dilewatkan ke charge control agar voltage yang diinginkan susai. Setelah itu disimpan didalam battry yang biasanya itu aki. Jadi, ketika ketika malam (tidak ada cahaya) masih dapat menggunakan energi matahari ini. Di dalam pembangkit tenaga surya yang dihasilkan DC sehingga harus mengubahnya menjadi AC dengan cara inverter.

4. PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu) 

Proses pembangkitan energinya yaitu angin akan memutarkan blade. Kemudian di sisi blade ada pitch yang berfungsi agar blade berputar terlalu cepat dapat dikontrol. Setelah blade berputar maka gear kecil akan berputar diikuti dengan gear besar juga berputar namun masih dikendalikan oleh brake. Akibat dari pergerakan tersbut generator bergerak dan menghasilkan listrik. 

Arah kincir agar dapat dikontrol menggunakan komponen control, anemomotor agar kita tahu kecepatan anginnya, dan wave pan menyesuaikan dengan arah angin.

Diagram Blok PLTB

Diagram Blok Pengendalian PLTB

Di dalam PLTB variabel yang dikendalikan adalah Kecepatan Angin

Semoga bermanfaat yah :)