1 KERTAS PENERANGAN KENDALIAN LITAR PENERUS ( 1FASA & 3FASA )

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 1 drpd 15

INSTITUSI LATIHAN
KEMAHIRAN BELIA DAN SUKAN

KERTAS PENERANGAN
(INFORMATION SHEET)

KOD DAN NAMA DIPLOMA LANJUTAN TEKNOLOGI ELEKTRIK
KURSUS/COURSE (PENJAGA JENTERA ELEKTRIK A4)
CODE AND NAME
7
SEMESTER
DLC4731 APLIKASI ELEKTRONIK KAWALAN
KOD DAN NAMA
SUBJEK / SUBJECT’S 01: KENDALIAN LITAR PENERUS (1 FASA & 3 FASA BOLEH
CODE & NAME KAWAL DAN TIDAK BOLEH KAWAL)

BAB

OBJEKTIF /OBJECTIVE PELAJAR AKAN MEMAHAMI KONSEP ASAS PROSES PENERUS
DAN OPERASI PENERUS DIDALAM LITAR 1 FASA & 3 FASA.

TAJUK/TITLE KENDALIAN LITAR PENERUS (1 FASA & 3 FASA BOLEH KAWAL
TUJUAN/PURPOSE DAN TIDAK BOLEH KAWAL)

Kertas Penerangan ini akan menerangkan berkaitan dengan :
1. KONSEP ASAS LITAR PENERUS
2. OPERASI LITAR PENERUS
3. GELOMBANG MASUKAN DAN KELUARAN LITAR PENERUS

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 2 drpd 15

1.0 PENGENALAN

Satu litar penukar AU-AT menukarkan arus-ulangalik (AU) kepada arus terus (AT) atau
lebih dikenali sebagai penerusan. Voltan dan kuasa keluaran daripada litar penerus boleh
dikawal dengan cara mengawal pensuisan perantiperanti separuh-pengalir di dalam litar
tersebut. Litar penerus boleh dibahagikan kepada 3 jenis iaitu; Penerus Tak Terkawal, Penerus
Separuh Terkawal dan Penerus Terkawal.

Kertas penerangan ini akan membincangkan jenis-jenis litar penerus di dalam konteks
litar satu fasa dan tiga fasa. Litar Penerus Tak Terkawal hanya menggunakan diod sahaja
manakala Penerus Terkawal menggunakan tiristor sahaja. Perbezaan fungsinya ialah diod
mengkonduksikan arus apabila dipincang depan manakala tiristor yang dipincang depan boleh
dikawal pengkonduksiannya melalui picuan pada pintu. Penerus tak terkawal akan
membekalkan keluaran yang tetap untuk suatu masukan arus-ulangalik. Penerus Separuh
Terkawal menggunakan kombinasi diod dan tiristor. Kedua-dua Penerus Terkawal dan Separuh
Terkawal membenarkan pelarasan voltan keluaran dengan pengawalan sudut picuan di mana
tiristor tersebut akan dihidupkan.

2.0 LITAR PENERUS SATU FASA

Di dalam litar penerus 1 fasa, masukannya ialah bekalan AU 1 fasa. Litar yang menggunakan
diod membekalkan voltan keluaran AT yang tetap manakala litar yang menggunakan peranti
pensuisan terkawal seperti tiristor membekalkan voltan keluaran yang berubah.

2.1 LITAR PENERUS TAK TERKAWAL SEPARUH GELOMBANG DENGAN BEBAN
RINTANGAN.

Satu litar penerus tak terkawal separuh gelombang dengan beban rintangan tulin adalah
ditunjukkan dalam rajah 1a di bawah.Voltan masukan ialah gelombang sinus seperti yang
ditunjukkan dalam rajah 1b. Semasa separuh kitar positif, iaitu 0<w t<p, diod mengkonduksi
dan berkelakuan seperti satu suis tertutup (dengan beranggapan diod adalah unggul)
menyambungkan bekalan kepada beban (i.e. vo = v). Arus beban ialah io = vo/R, dan
disebabkan R adalah tetap, maka io dan vo mempunyai gelombang yang sama (rujuk rajah 2).
Pada masa separuh kitar negatif, diod berkelakuan seperti satu suis terbuka dan tidak
mengkonduksikan sebarang arus.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 3 drpd 15

Rajah 1: Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang
dengan beban tulin (a) Litar & (b) Gelombang

2.2 LITAR PENERUS TAK TERKAWAL SEPARUH GELOMBANG DENGAN BEBAN
BERINDUKTIF

Satu litar penerus tak terkawal separuh gelombang dengan beban rintangan berinduktif
adalah ditunjukkan dalam rajah 2a di bawah dan gelombang yang berkenaan di tunjukkan
dalan rajah 2b. Boleh diperhatikan bahawa arus beban bukan sahaja mengalir semasa separuh
kitar positif voltan masukan tetapi juga mengalir pada sebahagian daripada separuh kitar
negatif voltan masukan. Ini adalah kerana beban beraruhan menyimpan tenaga dan

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 4 drpd 15

mengekalkan arus beban seterusnya berusaha untuk mengatasi bekalan negatif dan
mengekalkan diod dalam keadaan pincang depan.

Maka nilai purata arus dan voltan keluaran diberi oleh :-

Rajah 2: Litar Penerus Tak Terkawal Separuh Gelombang dengan
beban berinduktif (a) Litar. (b) Gelombang.

2.3 LITAR PENERUS TAK TERKAWAL GELOMBANG PENUH

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 5 drpd 15

Satu litar penerus tak terkawal gelombang penuh adalah ditunjukkan dalam
rajah 3a dan 3b di bawah dan gelombang yang berkenaan di tunjukkan dalan rajah 3c.
Kedua-dua litar juga dikenali sebagai Litar Penerus Gelombang Penuh jenis Tetimbang.
Akan tetapi boleh dilihat bahawa penggunaan dua diod hanya dibenarkan sekiranya
satu pengubah sadap tengah digunakan. Untuk mendapatkan voltan keluaran yang
sama nilainya, setiap gegelung sekunder untuk pengubah sadap tengah mesti memiliki
kadaran voltan ppgd (voltan purata punca ganda dua) sama seperti pada satu gegelung
sekunder pada pengubah di dalam rajah 3a.

Nilai voltan purata yang dihasilkan ialah :-

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 6 drpd 15

Rajah 3: Litar Penerus Tak Terkawal Gelombang Penuh (a)Litar dengan empat diod penerus
(b) Litar dengan dua diod penerus (c) Gelombang

2.4 LITAR PENERUS SEPARUH TERKAWAL GELOMBANG PENUH DENGAN BEBAN
MOTOR.

Satu litar penerus separuh terkawal boleh digunakan untuk mengawal kelajuan untuk
satu motor AT mengandungi kombinasi diod dan tiristor. Satu litar penerus yang mengandungi
kombinasi dua tiristor dan tiga diod ditunjukkan dalam rajah 4a. Tiristor S1 dan S2 dipicu pada
a dan p + a, masing-masing, seperti yang ditunjukkan dalam rajah 5.5b. Beban motor adalah
disambungkan kepada bekalan masukan pada selang a < w t < p menerusi S1 dan D2, dan
voltan keluaran vo adalah sama dengan bekalan masukan v. Selepas p, vo berkecenderungan
untuk menyongsang disebabkan pertukaran polariti bekalan.

Apabila vo berkecenderungan untuk menyongsang, diod DFW (diod beroda bebas)
menjadi pincang depan dan mengkonduksi. Arus keluaran io, yang mengalir daripada bekalan
menerusi S1 dipindahkan kepada DFW. Terminal keluaran dilitar-pintaskan menerusi diod
beroda bebas pada selang p < w t < (p + a), menyebabkan vo = 0.

Pada w t = p + a, S2 dipicu dan ia mengambil alih arus beban Io daripada DFW. Arus
beban sekarang mengalir menerusi S2 dan D1, menyebabkan vo = - v. Pada w t = 2p, DFW
menjadi pincang depan semula dan mengambil alih arus beban daripada S2. Proses tersebut
berulangulang. Gelombang untuk voltan dan arus keluaran juga ditunjukkan dalam rajah 4b.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 7 drpd 15

Rajah 4: Litar Penerus Separuh Terkawal Gelombang Penuh dengan beban motor.
(a) Litar. (b) Gelombang.

2.5 LITAR PENERUS TERKAWAL SEPARUH GELOMBANG DENGAN BEBAN
RINTANGAN TULIN

Satu litar penerus terkawal yang mengandungi hanya satu tiristor dan satu beban
rintangan tulin ditunjukkan dalam rajah 5a. Tiristor dipincang depan semasa selang 0 < w t <
p, 2p < w t < 3p, dan seterusnya. Satu denyut picuan dibekalkan pada sudut a seperti yang
ditunjukkan dalam rajah 5b. Sudut ini dikenali sebagai sudut picuan untuk tiristor. Arus untuk
tiristor menjadi sifar pada w t = p, 3p, dan seterusnya dan tiristor mengkonduksi daripada a
sehingga p, 2p+a sehingga 3p, dan seterusnya.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 8 drpd 15

Pada selang masa di mana tiristor mengkonduksi, voltan beban adalah sama dengan
voltan bekalan, vo = v. Nilai purata voltan beban ialah :

Rajah 5: Litar Penerus Terkawal Separuh Gelombang dengan beban
rintangan tulin (a) Litar. (b) Gelombang.

Sudut picuan a boleh diubah daripada sifar sehingga p, yang mana ia akan mengubah
voltan keluaran. Perhatikan bahawa pada masa a = 0, Vo = Ö2 Vp/p, di mana ia adalah sama
dengan voltan keluaran yang diperolehi daripada litar penerus tak terkawal separuh gelombang
yang menggunakan satu diod sahaja. Ini bermakna sekiranya tiristor dipicu pada a = 0, maka
litar penerus ini berkelakuan seperti satu litar penerus yang menggunakan diod sahaja. Maka

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 9 drpd 15

ini menjadi satu rujukan kepada sudut picuan untuk mendapatkan voltan keluaran yang paling
tinggi.

2.6 LITAR PENERUS TERKAWAL SEPARUH GELOMBANG DENGAN BEBAN
BERINDUKTIF

Kebanyakan beban yang praktikal mempunyai rintangan (R) dan aruhan (L).
Sebagai contoh satu angker untuk beban motor AT mempunyai rintangan dan aruhan.
Manakala litar medan untuk satu motor AT mempunyai aruhan yang tinggi. Satu litar
penerus terkawal menggunakan tiristor dengan beban berinduktif ditunjukkan dalam
rajah 5.7a.

Tiristor dipicu pada sudut a, bermaksud ia mula berkendali pada w t = a. Aruhan
yang terdapat pada beban memaksa arus untuk mengekor voltan dan menyebabkan
arus berkurangan kepada sifar pada w t = b berbanding dengan w t = p yang
sepatutnya apabila beban adalah rintangan tulin. Gelombang arus dan voltan keluaran
ditunjukkan dalam rajah 5.7b. Pada selang masa pengkonduksian (a sehingga b), vo =
v.

Rajah 6: Litar Penerus Terkawal Separuh Gelombang dengan beban
berinduktif (a) Litar. (b) Gelombang.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 10 drpd 15

2.7 LITAR PENERUS TERKAWAL GELOMBANG PENUH DENGAN BEBAN
RINTANGAN TULIN

Gelombang untuk arus beban dan voltan beban di dalam litar penerus terkawal yang
menggunakan satu tiristor sahaja mengandungi riak yang agak besar. Maka litar tersebut
adalah tidak sesuai untuk tujuan pengawalan kelajuan motor AT. Satu litar penerus terkawal
gelombang penuh seperti yang ditunjukkan dalam rajah 7a, yang mengandungi empat tiristor
(S1 hingga S4) biasanya digunakan untuk tujuan pengawalan kelajuan motor AT.

Tiristor S1 dan S2 dipincang depan pada separuh kitar positif voltan masukan, dan
tiristor S3 dan S4 dipincang depan pada separuh kitar negatif voltan masukan. Katakan S1 dan
S2 dipicu pada sudut a. Pada selang masa pengkonduksian S1 dan S2, voltan keluaran adalah
sama dengan voltan masukan, vo = v. Arus beban io = vo/R mempunyai gelombang yang
sama dengan voltan keluaran vo.

Maka arus yang melalui S1 dan S2 menjadi sifar pada w t = p, dan ia dimatikan. Tiristor
S3 dan S4 dipicu pada p + a. Pada selang masa pengkonduksian, bekalan masukan
disambungkan kepada beban dan vo = -v. Arus yang melalui S3 dan S4 menjadi sifar pada w t
= 2p dan ia dimatikan. Tiristor S1 dan S2 dipicu lagi pada w t = 2p + a dan S3 serta S4 dipicu
lagi pada w t = 3p + a, dan proses ini berulang-ulang. Gelombang voltan keluaran yang terhasil
ditunjukkan dalam rajah 7b.

Rajah 7: Litar Penerus Terkawal Gelombang Penuh dengan beban
rintangan tulin. (a) Litar. (b) Gelombang.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 11 drpd 15

2.8 LITAR PENERUS TERKAWAL GELOMBANG PENUH DENGAN BEBAN
BERINDUKTIF

Satu litar penerus terkawal gelombang penuh dengan beban motor ditunjukkan dalam
rajah 8a. Arus motor io mengalir daripada bekalan melalui S1 dan S2 untuk separuh kitar dan
melalui S3 dan S4 pada separuh kitar yang seterusnya.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah 8b, tiristor S1 dan S2 mengalirkan arus pada
selang masa a < w t < (p + a) dan menyambungkan bekalan kepada motor (vo = v). Pada p +
a, tiristor S3 dan S4 dipicu. Voltan bekalan muncul segera pada tiristor S1 dan S2 sebagai
voltan pincang songsang dan mematikannya.

Arus motor yang mengalir melalui S1 dan S2 dipindahkan kepada S3 dan S4. Tiristor S3
dan S4 mengalirkan arus motor pada selang masa p + a < w t < 2p + a dan menyambungkan
motor kepada bekalan (vo = -v). Di dalam rajah 8c, gelombang voltan dan arus ditunjukkan
pada a < 90°.

Daripada gelombang voltan keluaran, boleh dikira nilai purata voltan ialah

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 12 drpd 15

Rajah 8: Litar Penerus Terkawal Gelombang Penuh dengan beban berinduktif.
(a) Litar. (b) Gelombang.

2.9 LITAR PENERUS TIGA FASA

Untuk aplikasi kuasa tinggi, beberapa kilowatt ke atas, adalah lebih sesuai untuk
menggunakan litar penerus tiga-fasa. Litar penerus tiga-fasa membekalkan gelombang voltan
keluaran yang lebih baik.

2.10 LITAR PENERUS TERKAWAL GELOMBANG PENUH 3 FASA

Satu litar penerus terkawal gelombang penuh tiga-fasa menggunakan enam tiristor,
seperti yang ditunjukkan dalam rajah 9a. Litar ini merupakan litar penerus terkawal yang paling
biasa digunakan. Tiristor S1, S3 dan S5 dipicu pada separuh kitar positif voltan fasa bekalan di
mana ia disambungkan, dan tiristor S2, S4 dan S6 pula dipicu pada separuh kitar negatif voltan
fasa bekalan.

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 13 drpd 15

Rujukan untuk sudut picuan ialah titik persilangan di antara voltan-voltan fasa. Ketika
mana suatu tiristor dipicu ditandakan di dalam rajah 9b untuk a = 30°. Dengan menggangap
arus keluaran io adalah berterusan dan tidak mengandungi riak seperti yang ditunjukkan dalam
rajah 9b. Pada w t =p/6 + a, S1 dihidupkan. Sebelum itu S6 telah dihidupkan.

Maka pada selang masa (p/6 + a) < w t < (p/6 + a + p/3), tiristor S1 dan S6
mengkonduksikan arus keluaran dan terminal motor disambungkan kepada fasa A dan fasa B,
menyebabkan voltan keluaran vo = vAB = vAN – vBN. Voltan keluaran vo, ialah jarak diantara
sampul voltan fasa vAN dan vBN, seperti yang ditunjukkan oleh anak panah dalam rajah 9.

Pada w t = p/6 + a + p/3, tiristor S2 dipicu dan dengan segera voltan vCB muncul
melintangi S6 menyebabkannya dipincang songsang dan dimatikan. Arus pada S6 dipindahkan
kepada S2. Terminal motor disambungkan kepada fasa A melalui S1 dan fasa C melalui S2
menjadikan vo = vAC. Proses ini berulang setiap 60° di mana satu tiristor dipicu. Perhatikan
bahawa tiristor dinomborkan mengikut turutan di mana ia dipicu. Setiap tiristor akan
mengkonduksi untuk 120° dalam satu kitar. Nilai purata untuk voltan keluaran ialah

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 14 drpd 15

Rajah 9: Litar Penerus Terkawal Gelombang Penuh Tiga-fasa
dengan beban berinduktif. (a) Litar. (b) Gelombang.

SOALAN

1. Apakah fungsi litar penerus?
2. Nyatakan TIGA jenis kawalan litar penerus.?
3. Terangkan perbezaan di antara litar penerus tak terkawal, litar penerus separuh

terkawal dan litar penerus terkawal??

Jawapan:
1. Untuk menukarkan voltan AU daripada bekalan kepada voltan AT yang akan dibekalkan
kepada beban.

2. Penerus Tak Terkawal, Penerus Separuh Terkawal, Penerus Terkawal

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)

Kod WIM IKBN/DLC4731/KP(1/3) Muka surat : 15 drpd 15

3. Litar Penerus Tak Terkawal hanya menggunakan diod sahaja manakala Penerus
Terkawal menggunakan tiristor sahaja. Perbezaan fungsinya ialah diod
mengkonduksikan arus apabila dipincang depan manakala tiristor yang dipincang depan
boleh dikawal pengkonduksiannya melalui picuan pada pintu. Penerus tak terkawal akan
membekalkan keluaran yang tetap untuk suatu masukan arus-ulangalik. Penerus
Separuh Terkawal menggunakan kombinasi diod dan tiristor. Kedua-dua Penerus
Terkawal dan Separuh Terkawal membenarkan pelarasan voltan keluaran dengan
pengawalan sudut picuan di mana tiristor tersebut akan dihidupkan.

Rujukan :

1. Daniel W.Hart Mcgraw-Hill International Edition (2011) Power electronics, ISBN 978-007-
128930-6

2. Rubita Sudirman, Puspa Inayat & Siti Hawa Ruslan (2010) Electronic devices and circuit,
ISBN 978-983-52-0756-3

DLC 4731 Cawangan Teknikal & Kualiti Latihan Versi 3.0 (2018)