Pengendalian Silicon Controlled Rectifier (SCR) dengan Menggunakan

Software NI Multisim V.14.0

Irvan Setiaji

Program Studi Teknik Otomasi Listrik Industri

Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Jakarta

Jl. Prof. DR.G.A. Siwabessy, Kampus Universitas Indonesia Depok 16425

Email: Irvansetiaji1@gmail.com

ABSTRAK
Paper ini bertujuan untuk menganalisa rangkaian sistem kendali dengan menggunakan Silicon
Controlled Rectifier (SCR) atau Thyristor. SCR memiliki tiga terminal yaitu Anoda-Katoda dan
Gate. SCR memerlukan tegangan positif pada kaki “Gate (Gerbang)” untuk dapat
mengaktifkannya. Pada saat kaki Gate diberikan tegangan positif sebagai pemicu (trigger), SCR
akan menghantarkan arus listrik dari Anoda (A) ke Katoda (K). Sekali SCR mencapai keadaan
“ON” maka selamanya akan ON meskipun tegangan positif yang berfungsi sebagai pemicu
(trigger) tersebut dilepaskan. Untuk membuat SCR menjadi kondisi “OFF”, arus maju Anoda-
Katoda harus diturunkan hingga berada pada titik Ih (Holding Current) SCR. Percobaan praktikum
ini terdapat 2 rangkaian percobaan, yang masing-masing rangkaian menggunakan sumber berbeda
yaitu dengan sumber DC dan AC. Rangkaian pertama dengan sumber DC 12V terhubungan
dengan beban berupa lampu. pada rangkaian pertama ini praktikan mengambil data berupa bentuk
gelombang input, sebelum SCR di trigger dan setelah SCR di trigger. untuk rangkaian kedua
dengan sumber AC 12V terhubung dengan beban berupa lampu. Data yang diambil berupa bentuk
gelombang dengan mengikuti prosedur yang telah di tentukan.
Kata Kunci : Anoda, Gate, Katoda, Silicon Controlled Rectifier
1. PENDAHULUAN berkemampuan tinggi untuk mengendalikan
sistem AC yaitu tegangan, arus dan daya
Peralatan listrik pada industri atau rumah
yang dikirim ke beban AC (bolak-balik) dari
tangga sering kita menjumpai komponen
sumber AC satu fasa. Komponen elektronika
semikonduktor. Peranan komponen
daya biasa digunakan pada rangkaian
semikonduktor sangat dibutuhkan untuk
pensaklaran dan pengendali daya listrik
menunjang kinerja dari peralatan daya yang
dikarenakan batas daya yang besar dan
digunakan. Sehingga dibutuhkan suatu
kecepatan pensaklaran komponen ini sangat
komponen elektronika daya yang
cepat. Beberapa komponen semikonduktor • Status OFF di mana hanya arus bocor
dalam elektronika daya yang dapat yang sangat kecil yang lewat dari
digunakan sebagai pengendali adalah anoda ke katode. Dalam keadaan ini
thyristor seperti SCR (Silicon Controlled transistor Q1 adalah cutoff dan Q2
Rectifier) dan Triac (Triode Alternating berada di daerah aktif-maju,
Current). Pada paper ini akan membahas meskipun dengan aliran arus yang
pengendalian dengan menggunakan sangat rendah.
komponen elektronika daya berupa SCR.

2. TEORI DASAR

Silicon controlled rectifier (SCR) adalah

elemen dasar dari keluarga thyristor. Tiga
terminal SCR mengambil namanya dari
terminologi dioda dan diidentifikasi sebagai:
Gambar 1. Equivalent Circuit
A - anoda
• Kondisi ON di mana arus mengalir
K - katoda bebas antara anoda dan katoda. Di
sini kedua transistor dalam keadaan
G-gate
jenuh.
SCR dapat melakukan arus lebih dari 50
Amps dari anoda ke katoda dan mampu dari
memblokir tegangan hingga 800 V. terminal
gerbang adalah input untuk sinyal pemicu.
SCR memiliki struktur empat lapis bahan
semikonduktor tipe-p dan tipe-b yang
berganti-ganti. struktur berfungsi secara
fungsional sebagai dua BJT komplementer
Gambar 2. Diagram, Simbol dan Bentuk
yang terhubung.
SCR
Analisis rangkaian ekivalen SCR mengarah
Pada prinsipnya, cara kerja SCR sama
ke moda operasinya. SCR memiliki dua
seperti dioda normal, namun SCR
status operasional mendasar:
memerlukan tegangan positif pada kaki
“Gate (Gerbang)” untuk dapat
mengaktifkannya. Pada saat kaki Gate
diberikan tegangan positif sebagai pemicu
(trigger), SCR akan menghantarkan arus
listrik dari Anoda (A) ke Katoda (K). Sekali
SCR mencapai keadaan “ON” maka
Gambar 3. Rangkaian SCR
selamanya akan ON meskipun tegangan
dioperasikan dengan sumber DC
positif yang berfungsi sebagai pemicu
(trigger) tersebut dilepaskan. Untuk membuat
SCR menjadi kondisi “OFF”, arus maju
Anoda-Katoda harus diturunkan hingga
berada pada titik Ih (Holding Current) SCR.
Besarnya arus Holding atau Ih sebuah SCR
dapat dilihat dari datasheet SCR itu sendiri.
Karena masing-masing jenis SCR memiliki
Gambar 4. Rangkaian SCR dioperasikan
arus Holding yang berbeda-beda. Namun,
dengan sumber AC
pada dasarnya untuk mengembalikan SCR ke
kondisi “OFF”, kita hanya perlu menurunkan 3.2 Prosedur Percobaan
tegangan maju Anoda-Katoda ke titik Nol.
Prosedur kerja yang dilakukan adalah sebagai
3. METODE berikut:

Pada percobaan pengendalain SCR 1. Praktikan membuat rangkaian SCR yang

pengambilan data dan perangkaian dioperasikan dengan sumber DC.
komponen menggunakan software Multisim
2. Setelah rangkaian selesai dibuat, simulasi
V.14.0. Komponen yang digunakan antara
dimulai dengan posisi kedua saklar off.
lain: Power Source AC, Power Source DC ,
Resistor 1kΩ, Resistor 10kΩ, Push Button 3. Kemudian S2 dihubungkan (NC).

atau Switch, SCR, Lampu , Potensiometer, Perhatikan kondisi beban dan gelombang

Osiloscop dan Alat Ukur (Ammeter atau yang dihasilkan pada beban.

Voltmeter). 4. Selanjutnya S1 dihubungkan (NC). Ukur

3.1 Gambar Rangkaian nilai tegangan dan arus pada gate SCR dan
perhatikan kondisi beban serta gelombang
pada beban yang dihasilkan.

5. Praktikan membuat rangkaian SCR yang

dioperasikan dengan sumber AC.

6. Setelah rangkaian selesai dibuat, simulasi

dimulai dengan posisi saklar off.
Beban (Belum Di Trigger)
7. Perhatikan kondisi beban dan gelombang
yang dihasilkan pada beban.

8. Kemudian S1 dihubungkan (NC). Ukur

nilai tegangan dan arus pada gate SCR dan

perhatikan kondisi beban serta gelombang

pada beban yang dihasilkan

3.3 HASIL PERCOBAAN Beban Telah di Trigger

Data hasil percobaan pada praktikum dengan b. Gelombang pada rangkaian SCR dengan
simulasi rangkaian di software Multisim sumber AC
V.14.0

a. Gelombang pada rangkaian SCR dengan

sumber DC

Input

Input

Beban (Belum Di Trigger)

 S1 dihubungkan (NC) tegangan sumber
memberi trigger pada gate SCR, arus yang
mengalir pada gate sebesar 12mA.Tegangan
dan arus yang mengalir cukup untuk men-
trigger gate SCR. SCR yang digunakan
adalah SCR tipe 2N1599 dengan
Beban (Telah Di Trigger) Vgate.Kemudian lampu menyala dan saat S1
4. PEMBAHASAN diputus(NO) lampu akan tetap menyala
walau sudah tidak terhubung ke sumber,
Berdasarkan praktikum yang dilakukan
dikarenakan SCR sudah mengunci. Dari
dengan menggunakan software Multisim
rangkaian ini diperoleh tegangan output
V.14.0 dapat dibuat pembahasan sebagai
sebesar 10.99 V setelah gate ditrigger.
berikut.
Gelombang output yang dihasilkan berupa
a. Rangkaian SCR dengan sumber DC gelombang lurus karena sumber DC.

b. Rangkaian SCR dengan sumber AC

Pertama, dilakukan percobaan SCR yang

dioperasikan dari sumber DC. Pada
rangkaian ini diberikan sumber DC sebesar Selanjutnya, dilakukan percobaan SCR yang
12V, dengan beban resistor 1kΩ, 10kΩ dan dioperasikan dari sumber AC. Pada ragkaian
lampu 12V. Pada saat simulasi dinyalakan, ini diberikan sumber AC sebesar 12.6V,
S2 dihubungkan (NC) sehingga tegangan dengan beban resistor 1kΩ dan lampu 12V.
input mengalir ke rangkaian. Pada kondisi ini Pada saat simulasi dimulai, S1 pada posisi
lampu masih mati dan tegangan pada beban terbuka (NO) dan lampu masih dalam kondisi
kecil. Hal ini dikarenakan gate SCR belum mati. Tegangan pada beban sangat kecil yaitu
tertrigger sehingga masih menahan tegangan sebesar 0.015mV dikarenakan tegangan
sumber yang menuju beban. Kemudian, saat sumber belum dapat masuk menuju beban.
Saat S1 dihubungkan (NC) tegangan sumber diperoleh gelombang output berupa
memberi trigger pada gate SCR. Arus yang garis lurus.
mengalir pada gate SCR sebesar 11.98mA ➢ Pada rangkaian SCR yang
dan tegangan pada gate sebesar 6.80 V. dioperasikan dari sumber AC SCR
Tegangan dan arus yang mengalir cukup tidak mengunci saat telah ditrigger,
untuk mentrigger SCR. Disini digunakan hal ini dikarenakan gelombang AC
SCR 2N1599. Setelah SRC pada kondisi yang bolak balik menyebabkan
trigger, lampu menyala berkedip. Hal ini tegangan turun melewati arus holding
dikarenakan gelombang AC bolak balik dan (Ih) sehingga SCR off.
lampu hanya menyala saat gelombang ➢ Pada rangkaian SCR yang
positif. Kemudian, S1 diputus (NO) dan dioperasikan dari sumber AC
lampu mati. Hal ini dikarenakan pada diperoleh gelombang output berupa
gelombang AC yang sinusoidal tegangan gelombang setengah sinusoidal,
akan turun melewati arus holding (Ih) SCR dimana gelombang output tersebut
sehingga SCR akan off. Pada rangkaian ini merupakan hasil dari gelombang
diperoleh tegangan output sebesar 6.07 V. input AC yang berupa sinusoidal
Gelombang output yang dihasilkan berupa dipotong oleh gelombang SCR
setengah sinusoidal, dikarenakan gelombang
DAFTAR PUSTAKA
sinusoidal dari sumber telah terpotong
dengan gelombang SCR. A.N. AFANDI. The Controlling Of Single
Phase AC Voltage By Setting The Trigger
5. KESIMPULAN
Voltage Of Thyristor. Palembang-Sriwijaya
Berdasarkan pembahasan dan praktikum Polytechnic. 2008.
dapat disimpulkan bahwa:
Hasad Andi. Operasi dan Aplikasi SCR.
➢ Pada rangkaian SCR yang Bekasi-Universitas Islam 45.
dioperasikan dari sumber DC SCR
Schubert, T. F., & Kim, E. M. (2016).
akan mengunci saat telah ditrigger,
Fundamentals of Electronics: Book 4
hal ini dikarenakan adanya arus
Oscillators and Advanced Electronics
holding (Ih) pada SCR.
Topics. Synthesis Lectures on Digital
➢ Pada rangkaian SCR yang
Circuits and Systems, 11(2), 1–266.
dioperasikan dari sumber DC