Penyearah Diode
Penyearah digunakan untuk mengubah listrik AC menjadi listrik DC, listrik DC dipakai untuk berbagai kebutuhan misalnya Power Supply, Pengisi Akumulator, Alat penyepuhan logam. Komponen elektronika yang dipakai Diode, atau Thyristor. Penyearah dengan Diode sering disebut penyearah tanpa kendali, artinya tegangan output yang dihasilkan tetap tidak bisa dikendalikan. Penyearah dengan Thyristor termasuk penyearah terkendali, artinya tegangan output yang dihasilkan bisa diatur dengan pengaturan penyalaan sudut α sesuai dengan kebutuhan.
Ada empat tipe penyearah dengan Diode, terdiri penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh satu phasa dan setengah gelombang dan gelombang penuh tiga phasa.
Penyearah Diode Setengah Gelombang Satu Phasa
Rangkaian transformator penurun tegangan dengan sebuah Diode R1 setengah gelombang dan sebuah lampu E1 sebagai beban. Sekunder trafo sebagai tegangan input U1 = 25 V dan bentuk tegangan output DC dapat dilihat dari osiloskop. Tegangan input U1 merupakan gelombang sinusoida, dan tegangan output setelah Diode Ud bentuknya setengah gelombang bagian yang positifnya saja gambar 10.20.
Penyearah Diode Gelombang Penuh Satu Phasa
Sekunder transformator penurun tegangan dipasang empat Diode R1, R2, R3 dan R4 yang dihubungkan dengan sistem jembatan gambar 10.21. Output dihubungkan dengan beban RL. Tegangan DC pulsa pertama melalui Diode R1 dan R4, sedangkan pulsa kedua melalui Diode R3 dan R2. Tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak gelombang dan bukan DC murni yang rata.
Penyearah gelombang penuh satu phasa bisa juga dihasilkan dari trafo yang menggunakan centre-tap (Ct), disini cukup dipakai dua buah diode, dan titik Ct difungsikan sebagai terminal negatipnya.
Untuk meratakan tegangan DC dipasang kapasitor elektrolit CG berfungsi sebagai filter dengan beban RL gambar 10.22 . Ketika Diode R1 dan Diode R4 melalukan tegangan positif, kapasitor CG mengisi muatan sampai penuh. Saat tegangan dari puncak menuju lembah, terjadi pengosongan
muatan kapasitor. Berikutnya Diode R2 dan Diode R3 melewatkan tegangan negatif menjadi tegangan DC positif. Kapasitor CG mengisi muatan dan mengosongkan muatan. Rangkaian filter dengan kapasitor menjadikan tegangan
DC menjadi lebih rata gambar 10.23.
Penyearah Diode Setengah Gelombang Tiga Phasa
Rangkaian penyearah Diode tiga phasa menggunakan tiga Diode penyearah R1, R2 dan R3 ketika katodenya disatukan menjadi terminal positif gambar-10.24. Tegangan DC yang dihasilkan melalui beban resistif RL. Masing-masing Diode akan konduksi ketika ada tegangan positif, sedangkan tegangan yang negatif akan diblok. Diode R1, R2 dan R3 anak konduksi secara bergantian sesuai dengan siklus gelombang saat nilainya lebih positif. Arus searah negatif kembali ke sekunder trafo melalui kawat N. Tegangan DC yang dihasilkan tidak benar-benar rata, masih mengandung riak (ripple).
Rangkaian penyearah Diode setengah gelombang dengan ketiga Diode R1, R2 dan R3 dipasang terbalik, ketiga anodenya disatukan sebagai terminal positif. Diode hanya konduksi ketika tegangan anode lebih positif dibandingkan tegangan katode. Tegangan DC yang dihasilkan negatif gambar-10.25.
Urutan konduksi masing-masing Diode R1, R2 dan R3 pada penyearah setengah gelombang dapat diperiksa pada gambar-10.56.
• Diode R1 mulai konduksi setelah melewati 30˚sampai sudut 150˚ atau sepanjang 120˚
• Diode R2 mulai konduksi pada sudut 150˚ sampai 270˚ R2 juga konduksi sepanjang 120˚
• Diode R3 mulai konduksi pada sudut 270˚ sampai 390˚ juga sepanjang 120˚
Dapat disimpulkan ketiga Diode memiliki sudut konduksi 120˚
Persamaan tegangan dan arus penyearah setengah gelombang:
Penyearah Diode Gelombang Penuh Tiga Phasa
Penyearah Diode gelombang penuh tiga phasa menggunakan sistem jembatan
dengan enam buah Diode R1, R3 dan R5 katodanya disatukan sebagai
terminal positif. Diode R4, R6 dan R2 anodanya yang disatukan sebagai
terminal negatif gambar 10.27. Tegangan DC yang dihasilkan memiliki enam
pulsa yang dihasilkan oleh masing-masing Diode tsb. Tegangan DC yang
dihasilkan halus karena tegangan riak (ripple) kecil dan lebih rata.
Urutan konduksi dari keenam Diode dapat dilihat dari siklus gelombang sinusoida, dimana konduksi secara bergantian. Konduksi dimulai dari Diode R1+R6 sepanjang sudut komutasi 60˚ Berturut-turut disusul Diode R1+R2, lanjutnya Diode R3+R2, urutan keempat R3+R4, kelima R5+R4 dan terakhir R5+R6 gambar 10.28. Jelas dalam satu siklus gelombang tiga phasa terjadi enam kali komutasi dari keenam Diode secara bergantian dan bersama-sama. Apa yang terjadi ketika salah satu dari Diode tersebut rusak ?
Persamaan tegangan dan arus penyearah Diode gelombang penuh:
Sumber : Buku Teknik Listrik Industri Jilid 3