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.