Pemodelan sistem sumber tegangan tinggi mesin berkas elektron 350 keV/10 mA

SUTANTO, Prof. Adhi Susanto, M.Sc., Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Pemodelan sistem sumber tegangan tinggi mesin berkas elektron 350 keV/10 mA memiliki tujuan mendapatkan model statik sistem sumber tegangan tinggi mesin berkas elektron buatan Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB)-BATAN Yogyakarta. Model tersebut menunjukkan pengaruh tegangan anode dan arus filamen terhadap tegangan pemercepat. Penentuan model sistem menggunakan dua model pendekatan, yaitu model berdasarkan karakter triode dan model polinomial orde-2. Nilai parameter model dicari dengan menggunakan teknik pencocokan kurve metode optimasi Simplex Nelder-Mead. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa kesalahan rata-rata per data dari model terhadap data pengukuran untuk model berdasarkan karakteristik triode adalah 2,70% dan untuk model polinomial orde-2 adalah 2,98%. Pendekatan dengan model berdasarkan karakteristik triode membutuhkan satu persamaan yang menunjukkan hubungan langsung antara variabel tegangan anode, arus filamen, dan tegangan pemercepat. Sedangkan pendekatan dengan model polinomial orde-2 membutuhkan tiga persamaan, yaitu satu persamaan menunjukkan hubungan antara variabel tegangan pemercepat dengan variabel tegangan anode dan persamaan yang lain menunjukkan pengaruh arus filamen terhadap parameter-parameter model. Secara grafis, pendekatan dengan model eksponensial menunjukkan perilaku yang baik ada daerah tegangan anode rendah, sedangkan pada model polinomial orde-2 menunjukkan perilaku kurang baik pada daerah tegangan anode rendah. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut maka model berdasarkan karakter triode lebih baik dibandingkan dengan model polinomial orde-2. Penggunaan model berdasarkan karakter triode juga digunakan untuk merancang sistem kendali sumber tegangan tinggi mesin berkas elektron. Hasil pengujian sistem kendali berdasarkan perhitungan menunjukkan sistem sumber tegangan tinggi akan beroperasi secara lebih baik jika dibandingkan operasi sistem tanpa sistem kendali.

The system’s modeling of a high voltage generator for a 350 keV/10 mA electron beam machine was to acquire an analytical representation of the machine in the Center for Accelerator and Material Process Technology (Pusat Teknologi dan Proses Bahan/PTAPB) – BATAN Yogyakarta. The model is to expose the effects of the anodes voltages as well as the filament currents. The determination of the models were based on two approximations, viz. the exponential model of the triode and a 2th order polynomial one. The associated models’ parameters were found using the curve fitting techniques based on Nelder Mead and Simplex algorithms. The results of this algorithm on the triode model show a 2.70% error on the parameters values and 2.98 % for a second order polynomial model. The advantage of the triode model is that with one equation. It exhibits the relation among the three variables, namely the anode voltage, the filament current, and the accelerator voltage. On the other hand, three equations are needed to relate the three variables with the second-order polynomial model. Graphically, the exponential model shows a good characteristics at low anode voltage, while the 2th order polynomial model does not. Therefore, the exponential model is preferable to be used to design another high voltage source control system for better beam machine.

Kata Kunci : Pemodelan,Sumber tegangan tinggi,Triode, modeling, high voltage generator, triode