Kami menyaksikan dalam panduan sebelumnya bahwa proses merubah supply input AC menjadi supply DC tetap disebut penyearah dengan rangkaian paling terkenal yang digunakan untuk melakukan proses penyearah ini yakni yang didasarkan pada dioda semikonduktor solid-state.
Faktanya, penyearah tegangan AC yakni salah satu aplikasi dioda yang paling populer, alasannya yakni dioda tidak mahal, kecil dan mempunyai pengaruh memungkinkan kita untuk bikin banyak sekali jenis rangkaian penyearah baik menggunakan dioda yang terhubung secara perorangan atau cuma dengan modul jembatan penyearah-satu terintegrasi.
Supply satu 1-fasa menyerupai yang ada di rumah dan kantor biasanya 120 Vrms atau 240 Vrms fasa-ke-netral, juga disebut line-to-neutral (L-N), dan nominal tegangan tetap dan frekuensi menciptakan tegangan atau arus bolak-balik "AC" dalam bentuk gelombang sinusoidal.
Penyearah tiga 3-fasa, juga dipahami selaku rangkaian penyearah fasa-poli menyerupai dengan penyearah satu 1-fasa sebelumnya, perbedaan kali ini yakni bahwa kami menggunakan tiga, supply satu 1-fasa terhubung tolong-menolong yang menciptakan tiga-fasa generator.
Keuntungannya di sini yakni bahwa rangkaian penyearah tiga 3-fasa sanggup digunakan untuk memberi daya pada banyak aplikasi industri menyerupai kendali motor atau pengisian baterai yang memerlukan keperluan daya yang lebih tinggi ketimbang yang sanggup ditawarkan oleh rangkaian penyearah satu 1-fasa.
Supply tiga 3-fasa menenteng inspirasi ini selangkah lebih maju dengan memadukan bareng tiga tegangan AC dari frekuensi dan amplitudo yang identik dengan masing-masing tegangan AC disebut “fasa”. Tiga 3-fasa ini yakni 120 derajat listrik diluar-fasa dari satu sama lain menciptakan urutan fasa, atau rotasi fasa: 360° ÷ 3 = 120° menyerupai yang ditunjukkan.
Gelombang Tiga 3-Fasa
Keuntungannya di sini yakni bahwa supply arus bolak-balik (AC) tiga 3-fasa sanggup digunakan untuk menawarkan daya listrik secara eksklusif ke beban dan penyearah seimbang. Karena supply tiga 3-fasa mempunyai tegangan dan frekuensi tetap, maka sanggup digunakan oleh rangkaian penyearah untuk menciptakan daya DC tegangan tetap yang kemudian sanggup disaring sehingga menciptakan tegangan DC output dengan riak yang lebih minim dibandingkan dengan rangkaian penyearah satu 1-fasa.
Penyearah Tiga 3-Fasa Setengah Gelombang
Setelah menyaksikan bahwa supply 3-fasa cuma tiga fasa tunggal digabungkan bersama, kita sanggup menggunakan properti multi-fasa ini untuk bikin rangkaian penyearah 3-fasa.Seperti pada penyearah satu 1-fasa, penyearah tiga 3-fasa menggunakan Thyristor, setengah gelombang, gelombang penuh, tidak terkendali dan rangkaian penyearah terkendali sepenuhnya mengubah supply tiga 3-fasa yang diberikan menjadi tingkat output DC konstan.
Dalam sebagian besar aplikasi, penyearah tiga 3-fasa di-supply eksklusif dari jaringan listrik utilitas utama atau dari transformator tiga 3-fasa jikalau tingkat output DC yang berlawanan dikehendaki oleh beban yang terhubung.
Seperti dengan penyearah satu 1-fasa sebelumnya, rangkaian penyearah tiga 3-fasa yang paling dasar yakni rangkaian penyearah setengah gelombang yang tidak terkontrol yang menggunakan tiga dioda semikonduktor, satu dioda per fasa menyerupai yang ditunjukkan.
Penyearah Tiga 3-Fasa Setengah Gelombang
Makara bagaimana cara kerja rangkaian penyearah setengah gelombang tiga 3-fasa ini. Anoda dari masing-masing dioda dihubungkan ke satu 1-fasa dari supply tegangan dengan katoda dari ketiga dioda yang dihubungkan bareng ke titik positif yang sama, secara efektif bikin pengaturan tipe dioda-“OR”. Titik lazim ini menjadi terminal positif (+) untuk beban sementara terminal negatif (-) dari beban dihubungkan ke netral (N) supply.
Dengan estimasi rotasi fasa Merah-Kuning-Biru (VA - VB - VC) dan fasa merah (VA) dimulai pada 0°. Dioda pertama yang hendak dilakukan yakni dioda 1 (D1) alasannya yakni akan mempunyai tegangan yang lebih positif di anoda ketimbang dioda D2 atau D3. Dengan demikian dioda D1 berjalan untuk setengah siklus positif dari VA sementara D2 dan D3 berada dalam kondisi reverse-bias mereka. Kawat netral menawarkan jalur balik untuk arus beban kembali ke supply.
120 derajat listrik kemudian, dioda 2 (D2) mulai berlangsung untuk setengah siklus positif dari B (fasa kuning). Sekarang anoda nya menjadi lebih positif dari dioda D1 dan D3 yang keduanya “OFF” alasannya yakni mereka reverse-bias. Demikian pula, 120° kemudian VC (fasa biru) mulai meningkat memutar “ON” dioda 3 (D2) selaku anoda nya menjadi lebih positif, sehingga merubah “OFF” dioda D1 dan D2.
Kemudian kita sanggup menyaksikan bahwa untuk penyearah tiga 3-fasa, dioda mana saja yang mempunyai tegangan lebih positif di anoda dibandingkan dengan dua dioda lainnya, ia akan secara otomatis mulai bekerja, dengan demikian menampilkan pola konduksi: D1 D2 D3 seperti yang ditunjukkan.
Konduksi Gelombang Penyearah Tiga 3-Fasa Setengah-Gelombang
Dari bentuk gelombang di atas untuk beban resistif, kita sanggup menyaksikan bahwa untuk penyearah setengah-gelombang, setiap dioda melalui arus untuk sepertiga dari setiap siklus, dengan bentuk gelombang output menjadi tiga kali frekuensi input supply AC. Oleh alasannya yakni itu ada tiga puncak tegangan dalam siklus tertentu, sehingga dengan mengembangkan jumlah fasa dari satu fasa ke supply tiga fasa, penyearah supply ditingkatkan, yakni output tegangan DC yang lebih halus.
Untuk penyearah setengah gelombang tiga 3-fasa, tegangan supply VA VB dan VC seimbang namun dengan perbedaan fasa 120° memberikan:
VA = VP*sin (ωt - 0°)
VB = VP*sin (ωt - 120°)
VC = VP*sin (ωt - 240°)
Makara nilai rata-rata DC dari gelombang tegangan output dari penyearah 3-fasa setengah-gelombang diberikan sebagai:
Contoh: Penyearah 3-Fasa setengah gelombang
Penyearah 3-fasa setengah-gelombang dibangun menggunakan tiga dioda individu dan suatu transformator terhubung star 3-fasa 120VAC. Jika dikehendaki untuk memberi daya pada beban yang terhubung dengan impedansi 50Ω.Hitung,
a) output tegangan DC rata-rata ke beban.
b) arus beban,
c) arus rata-rata per dioda. Asumsikan dioda ideal.
a). Tegangan beban DC rata-rata:
VDC = 1.17*Vrms = 1.17*120 = 140.4 volt
VDC akan sama dengan 0.827*Vp atau 0.827*169.68 = 140.4V.
b). Arus beban DC:
IL = VDC/RL = 140.4/50 = 2.81 ampere
c). Arus rata-rata per dioda:
ID = IL/3 = 2.81/3 = 0.94 ampere
Salah satu kehabisan dari penyearah 3-fasa setengah-gelombang yakni bahwa hal itu memerlukan supply 4-kawat, yakni tiga fasa ditambah koneksi netral (N). Tegangan output DC rata-rata juga rendah pada nilai yang ditunjukkan oleh 0.827*VP seperti yang sudah kita lihat.
Ini alasannya yakni konten riak output yakni tiga kali frekuensi input. Tetapi kita sanggup memperbaiki kehabisan ini dengan menyertakan tiga dioda lagi ke rangkaian penyearah dasar yang bikin jembatan penyearah tiga 3-fasa gelombang-penuh yang tak terkendali.
Ini alasannya yakni konten riak output yakni tiga kali frekuensi input. Tetapi kita sanggup memperbaiki kehabisan ini dengan menyertakan tiga dioda lagi ke rangkaian penyearah dasar yang bikin jembatan penyearah tiga 3-fasa gelombang-penuh yang tak terkendali.
Penyearah Tiga 3-Fasa Gelombang Penuh
Rangkaian jembatan penyearah tiga 3-fasa gelombang sarat yang tak terkendali menggunakan enam dioda, dua per fasa dengan cara yang menyerupai dengan penyearah jembatan fasa tunggal. Penyearah 3-fasa gelombang sarat diperoleh dengan menggunakan dua rangkaian penyearah setengah gelombang. Keuntungannya di sini yakni bahwa rangkaian menciptakan output riak yang lebih rendah ketimbang penyearah 3-fasa setengah-gelombang sebelumnya alasannya yakni mempunyai frekuensi enam kali bentuk gelombang AC input.
Juga, penyearah gelombang penuh sanggup diumpankan dari supply delta 3-kawat 3-fasa sepadan yang sepadan alasannya yakni tidak dikehendaki kabel netral (N) keempat. Pertimbangkan rangkaian penyearah 3-fasa gelombang sarat di bawah ini.
Penyearah Tiga 3-Fasa Gelombang Penuh
Seperti sebelumnya, mengasumsikan rotasi fasa Merah-Kuning-Biru (VA - VB - VC ) dan fasa merah (VA) dimulai pada 0°. Setiap fasa menghubungkan antara sepasang dioda menyerupai yang ditunjukkan. Satu dioda pasangan konduktor daya segi positif (+) beban, sedangkan dioda yang lain daya segi negatif (-) beban.
Dioda D1 D3 D2 dan D4 membentuk jaringan penyearah jembatan antara fasa A dan B, demikian pula dioda D3 D5 D4 dan D6 antara fasa B dan C dan D5 D1 D6 dan D2 antara fasa C dan A.
Makara dioda D1 D3 dan D5 mengumpankan rel positif dan bergantung pada yang mana yang mempunyai tegangan lebih positif pada terminal anoda-nya. Demikian juga, dioda D2 D4 dan D6 mengumpankan rel negatif dan dioda mana pun yang mempunyai tegangan lebih negatif pada terminal katoda konduksi.
Kemudian kita sanggup menyaksikan bahwa untuk penyearah tiga 3-fasa, dioda melakukan pasangan yang sesuai menampilkan pola konduksi untuk arus beban: D1-2 D1-6 D3-6 D3-6 D3-4 D5-4 D5-2 dan D1-2 seperti yang ditunjukkan.
Gelombang Konduksi Penyearah Tiga 3-Fasa Gelombang Penuh
Dalam power penyearah tiga 3-fasa, konduksi senantiasa terjadi di dioda paling positif dan dioda paling negatif yang sesuai. Makara di saat tiga 3-fasa berputar melintasi terminal penyearah, konduksi dilewatkan dari dioda ke dioda. Kemudian setiap dioda berlangsung selama 120° (sepertiga) dalam setiap siklus supply namun alasannya yakni diperlukan dua dioda untuk berlangsung berpasangan, setiap pasangan dioda akan berlangsung cuma 60° (satu-keenam) dari siklus pada satu waktu menyerupai ditunjukkan di atas.
Oleh alasannya yakni itu kita sanggup dengan benar menyampaikan bahwa untuk penyearah 3-fasa yang diumpankan oleh "3" transformator, setiap fasa akan dipisahkan oleh 360°/3 sehingga memerlukan 2*3 dioda. Perhatikan juga bahwa tidak menyerupai penyearah setengah-gelombang sebelumnya, tidak ada koneksi lazim antara terminal input dan output penyearah. Oleh alasannya yakni itu sanggup diumpankan oleh supply transformator star connected atau delta connected.
Makara nilai rata-rata DC dari gelombang tegangan output dari penyearah 3-fasa gelombang sarat diberikan sebagai:
Contoh: Penyearah tiga 3-Fasa Gelombang Penuh
Jembatan penyearah 3-fasa gelombang sarat dikehendaki untuk mengumpankan 150Ω beban resistif dari 3-fasa 127 volt, 60Hz delta terhubung supply. Mengabaikan tegangan drop melintasi dioda, hitung: 1. tegangan output DC penyearah dan 2. arus beban.
1. Tegangan output DC:
Tegangan line RMS (Root Mean Squared) yakni 127 volt. Oleh alasannya yakni itu tegangan puncak line-to-line (VL-L(PEAK)) adalah:
VL(PEAK) = VL(RMS) x √2 = 127 x 1.414 = 179.6 V
Karena power supply yakni 3-fasa, fasa ke tegangan netral (VP-N) dari fasa apa pun adalah:
VS = VL(PEAK) ÷ √3 = 179.6 ÷ 1.732 = 103.7 V
Perhatikan bahwa ini intinya sama dengan mengatakan:
2. Arus beban penyearah
Output dari penyearah memberi makan beban resistif 150Ω. Kemudian menggunakan hukum Ohm arus beban adalah:
ILOAD = VS ÷ RL = 171.5 ÷ 150 = 1.14Amp
Penyearah tiga 3-fasa tak terkendali menggunakan dioda untuk menampilkan tegangan output rata-rata dari nilai tetap relatif kepada nilai tegangan AC input. Tetapi untuk memvariasikan tegangan output penyearah, kita perlu merubah dioda yang tak terkendali, baik sebagian atau semuanya, dengan thyristor untuk bikin apa yang disebut jembatan penyearah setengah terkendali atau terkendali penuh.
Thyristor yakni perangkat semikonduktor tiga terminal dan di saat pulsa pemicu yang sesuai dipraktekkan ke terminal gerbang thyristor di saat tegangan terminal Anoda-ke-Katoda-nya positif, perangkat akan berlangsung dan melalaikan arus beban. Makara dengan menangguhkan waktu pulsa pemicu, (sudut tembak) kita sanggup menangguhkan waktu di mana thyristor secara alami akan beralih "ON" jikalau itu yakni dioda wajar dan di saat itu mulai berjalan di saat pulsa menyebabkan diterapkan.
Dengan demikian dengan penyearah 3-fasa terkendali yang menggunakan thyristor alih-alih dioda, kita sanggup mengontrol nilai tegangan output DC rata-rata dengan mengontrol sudut tembak pasangan thyristor dan dengan demikian tegangan output penyearah menjadi fungsi dari sudut tembak, α.
Oleh alasannya yakni itu satu-satunya perbedaan dengan rumus yang digunakan di atas untuk tegangan output rata-rata jembatan penyearah 3 fasa yakni pada sudut cosinus, cos (α) dari pulsa yang dinyalakan atau dipicu. Makara jikalau sudut tembak yakni nol, (cos (0) = 1), penyearah terkendali berlangsung menyerupai dengan penyearah dioda 3-fasa tak terkendali sebelumnya dengan tegangan output rata-rata yang sama.
Contoh jembatan penyearah 3-fasa terkendali sepenuhnya diberikan di bawah ini:
COntoh: Jembatan Penyearah Tiga 3-Fasa Terkendali Sepenuhnya
Ringkasan Penyearah Tiga 3-Fasa
Kita sudah menyaksikan dalam panduan ini bahwa penyearah tiga 3-fasa yakni proses merubah supply AC 3 fasa menjadi tegangan DC yang ber-pulsa alasannya yakni penyearah merubah power supply input dari tegangan sinusoidal dan frekuensi menjadi daya DC tegangan tetap. Dengan demikian penyearah daya merubah supply bolak-balik menjadi supply searah.
Tetapi kita juga sudah menyaksikan bahwa penyearah 3-fasa setengah-gelombang tak-terkendali, yang menggunakan satu dioda per fasa, memerlukan supply terhubung star selaku kabel netral keempat (N) untuk menutup rangkaian dari beban ke sumber. Jembatan penyearah 3-fasa gelombang sarat yang menggunakan dua dioda per fasa cuma memerlukan tiga susukan utama, tanpa netral, menyerupai yang ditawarkan oleh supply yang terhubung dengan delta.
Keuntungan lain dari jembatan penyearah gelombang sarat yakni bahwa arus beban sepadan dengan baik di seluruh jembatan yang mengembangkan efisiensi (rasio output daya DC ke daya input yang disediakan) dan meminimalisir konten riak, baik dalam amplitudo dan frekuensi, dibandingkan dengan konfigurasi setengah gelombang.
Dengan mengembangkan jumlah fasa dan dioda dalam konfigurasi jembatan, dimungkinkan untuk mendapatkan tegangan output DC rata-rata yang lebih tinggi dengan amplitudo riak yang lebih rendah menyerupai misalnya, dalam penyearah 6-fasa, masing-masing dioda cuma akan berlangsung seperenam siklus.
Juga, penyearah multi-fasa menciptakan frekuensi riak yang lebih tinggi memiliki arti penyaringan kapasitif yang lebih rendah dan tegangan output yang jauh lebih halus. Dengan demikian penyearah tak terkendali 6, 12, 15 dan bahkan 24 fasa sanggup dirancang untuk mengembangkan aspek riak untuk banyak sekali aplikasi.
