Alat Jenis Rectifier
Definisi
Alat ukur yang menggunakan elemen penyearah untuk mengukur tegangan dan arus dikenal sebagai alat penyearah. Elemen penyearah mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), yang kemudian ditunjukkan oleh meter respons DC. Alat Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) umumnya digunakan sebagai perangkat penunjuk.
Alat penyearah menunjukkan sensitivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan alat moving coil dan elektrodinamometer, sehingga cocok untuk pengukuran arus dan tegangan. Susunan sirkuit dari alat penyearah ditunjukkan pada gambar di bawah ini, dengan empat dioda yang berfungsi sebagai elemen penyearah.
Tahanan pengali Rs digunakan untuk membatasi arus sehingga nilainya tidak melebihi rating alat PMMC.
Elemen Penyearah
Elemen penyearah mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), memastikan aliran arus unidirectional melalui alat PMMC. Bahan umum untuk elemen penyearah termasuk oksida tembaga, sel selenium, dioda germanium, dan dioda silikon.
Elemen penyearah menunjukkan tahanan nol dalam keadaan bias maju dan tahanan tak terhingga dalam keadaan bias mundur, sifat yang krusial untuk penyearahan.
Kurva Karakteristik Elemen Penyearah
Kurva karakteristik sirkuit penyearah ditunjukkan pada gambar di bawah. Secara ideal, elemen penyearah tidak memiliki jatuh tegangan dalam arah maju dan memblokir semua arus dalam arah mundur.
Namun, secara praktis, hal ini tidak mungkin. Kurva karakteristik sebenarnya dari elemen penyearah ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Sirkuit Penyearah Setengah Gelombang
Gambar di bawah ini menggambarkan sirkuit penyearah setengah gelombang. Elemen penyearah dihubungkan seri dengan sumber tegangan, tahanan pengali, dan alat PMMC. Tahanan maju dioda diasumsikan dapat diabaikan.
Ketika sumber tegangan DC diterapkan pada sirkuit, arus Im mengalir melaluinya, dengan magnitudo sama dengan V/(Rm + RS). Arus ini menyebabkan defleksi penuh pada alat.
Ketika tegangan AC diterapkan pada sirkuit yang sama, elemen penyearah mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC unidirectional, menghasilkan output yang disearahkan melalui alat. Alat PMMC berdefleksi berdasarkan nilai rata-rata arus, yang bergantung pada nilai rata-rata tegangan sumber AC.
Nilai Rata-Rata Tegangan
Perhitungan di atas menunjukkan bahwa sensitivitas alat untuk AC adalah 0,45 kali sensitivitas arus untuk DC.
Alat Penyearah Penuh Gelombang
Sirkuit penyearah penuh gelombang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Tegangan DC yang diterapkan pada sirkuit menyebabkan defleksi penuh alat PMMC. Tegangan sinusoidal yang diterapkan pada meter dinyatakan sebagai
Untuk nilai tegangan yang sama, nilai rata-rata AC adalah 0,9 kali DC. Dengan kata lain, sensitivitas alat dengan AC adalah 90% dari sensitivitas dengan DC.
Sensitivitas alat penyearah penuh gelombang dua kali lipat sensitivitas alat penyearah setengah gelombang.
Sensitivitas Alat Penyearah
Sensitivitas alat mencerminkan bagaimana kuantitas yang diukur bervariasi dari input ke output, seperti sensitivitas DC alat penyearah.
Sensitivitas alat penyearah jenis AC tergantung pada jenis elemen penyearah yang digunakan dalam sirkuit.
Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Alat Penyearah Jenis
Faktor-faktor berikut mempengaruhi kinerja alat ketika digunakan dengan AC:
Efek Bentuk Gelombang
Alat penyearah dikalibrasi berdasarkan nilai RMS (root-mean-square) dari tegangan dan arus. Faktor bentuk alat penyearah setengah gelombang dan penuh gelombang tetap untuk skala yang dikalibrasi. Jika bentuk gelombang dengan faktor bentuk yang berbeda diterapkan, akan terjadi kesalahan pembacaan akibat ketidaksesuaian bentuk gelombang.
Efek Perubahan Suhu
Tahanan elemen penyearah bervariasi dengan suhu, memperkenalkan kesalahan dalam pengukuran alat.
Efek Arus Frekuensi Tinggi
Alat penyearah memiliki karakteristik kapasitansi yang tidak sempurna, memungkinkan arus frekuensi tinggi melewati dan mempengaruhi pembacaan.
Penurunan Sensitivitas
Sensitivitas alat penyearah jenis untuk operasi AC lebih rendah daripada untuk operasi DC.
Keuntungan Alat Penyearah
Rentang Frekuensi Lebih Luas: Beroperasi dari 20 Hz hingga rentang frekuensi tinggi.
Konsumsi Arus Rendah: Untuk voltmeter, rentang arus operasi jauh lebih rendah dibandingkan alat AC lainnya.
Skala Seragam: Memberikan skala seragam di seluruh rentang pengukuran yang luas.
Akurasi Sedang: Mencapai akurasi ±5% dalam kondisi operasi normal.
Aplikasi Alat Penyearah
