JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

1

ISSN : 1410-5829


2

ISSN : 1410-5829


3

ISSN : 1410-5829


4

ISSN : 1410-5829


PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan tekno-logi informasi dan industri yang begitu pesat, maka diikuti pula dengan peningkatan jumlah konsumsi energi listrik, baik dalam industri maupun pemukiman. Sehingga keberadaan energi listrik sudah merupakan sesuatu kebutuhan primer dalam kehidupan manusia modern. Energi Listrik, bagi industri besar sam-pai ke rumah tangga ketersediaan energi listrik sangat dibutuhkan, Oleh karena itu dunia industri maupun instansi-instansi lainnya energi listrik sangat menentukan kelangsungan proses produksinya atau kegiatan-kegiatan yang dapat langsung digunakan, baik sebagai konsumsi tenaga maupun sebagai penerangan listrik.

ISSN : 1410-5829

listrik arus bolak-balik (AC), sedangkan dalam kenya-taanya hanya energi listrik searah (DC) yang dapat disimpan dalam jangka waktu tertentu. Pada prinsipnya sumber listrik bolak-balik dapat diubah menjadi sumber listrik searah (DC) dan sumber listrik searah (DC) dapat juga diubah menjadi sumber listrik bolak-balik (AC). Dari prinsip diatas memungkinkan bahwa sumber listrik searah (DC) dapat diubah menjadi sumber listrik bolak-balik (AC) dengan sebuah rangkaian converter ataupun inverter. Dalam hal ini sebagai sumber cadangan, kami menggunakan akumulator yang kemudian dengan rangkaian Inverter energi listrik searah diubah ke listrik bolak-balik. Dari sumber AC tersebut dapat dimanfaatkan sebagai catu daya cadangan yang dapat bekerja secara otomatis, walaupun masih pada pembebanan yang terbatas. Dari rangkaian Inverter tersebut di-harapkan dapat menjadi salah satu solusi dalam usaha menanggulangi masalah tidak adanya ketersediaan energi listrik. Sehingga alat ini hanya berfungsi pada saat adanya gangguan pada instalasi listrik rumah atau terhentinya suplai energi dari PLN.

Di Indonesia energi listrik pada umumnya disuplai dari PLN sebagai penyuplai tunggal, sehingga hampir semua masyarakat mengandalkan suplai listrik dari PLN. Tidak bisa dipungkiri bahwa ketersediaan energi listrik dari PLN dapat dijamin 100%, banyak kendala yang menyebabkan terhentinya suplai energi listrik ke konsumen. Baik pada sistem pembangkitannya maupun pada sistem jaringan distribusi, sehingga apabila suplai energi listrik dari PLN terhenti, tentunya akan menyebabkan berbagai masalah yang nantinya akan sedikit menghambat kegiatan-kegiatan masyarakat, yang pada kenyataan sehari-harinya tidak bisa lepas dari energi listrik.

Tinjauan Pustaka Suplai listrik untuk instalasi penerangan darurat dapat digunakan baterai akumulator. Kekuatan baterai sebagai mensupali listrik, harus cukup besar untuk menjalankan instalasi darurat selama sekurang-kurangnya dua jam. Setelah dipakai selama 1½ jam, tegangan tersimpan harus sekurang-kurangnya masih 87,5% dari tegangan normalnya (PUIL 1977, ayat 853 A4a). Penguat operasi (operational amplifier/op-amp), rangkaian penguat sifat-sifat rangkaian ditentukan oleh unsur-unsur umpan-balik di luar rangkaian penguat. Karena itu kini penguat yang karakteristiknya ditentukan hanya oleh unsur-unsur umpan balik disebut penguat operasi (op-amp). Op-amp dapat diterapkan sebagai penguat, pembelah fasa, tapis aktif, tapis selektif, penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh, osilator sinus maupun osilator blok (Wasito, 1978).Transistor banyak digunakan antara lain untuk: penguat

Berangkat dari sebuah pemikiran sederhana, kami sebagai peneliti masalah ketersediyaan energi listrik cadangan dari teknik elektro, mencoba untuk merancang sebuah alat yang diharapkan dapat berguna bagi masyarakat umum, khususnya sebatas untuk beban listrik dalam rumah tangga. Dengan memanfaatkan beberapa komponen yang sudah tersedia di pasaran, sehingga kami mencoba merancang sebuah alat, “Penyedia Catu Daya Cadangan Untuk Beban Listrik Rumah Tangga Secara Automatis”. Rumusan Masalah Pemakaian sehari-hari energi listrik dimanfaatkan dalam bentuk energi

61


arus, membangkitkan getaran, mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah yang stabil, dan mencampurkan sinyal listrik. Dalam contoh penggunaannya transistor digunakan sebagai penguat arus. Pada arus input yang kecil dengan penguatan arus output yang besar (Sunarto, 1989).

ISSN : 1410-5829

ya pembuatan peralatan penyedia power listrik cadangan adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui lebih lanjut aplikasi dari rangkaian Inverter sebagai alat pengubah tegangan DC ke AC yang berfungsi sebagai catu daya cadangan. 2. Untuk mengembangkan penalaran melalui media nyata yang didukung oleh perlengkapan peralatan yang ada, sehingga dapat melatih diri dalam bidang teknik, teknologi dan aplikasinya yang nantinya dapat bermanfaat bagi peningkatan mutu dan kemampuan berinovasi. 3. Bagi Institusi(ISTA): Sebagai media penambah wawasan bagi para pembaca. Sebagai media pembanding apabila ditemukan hal-hal baru yang memungkinkan untuk dikembangkan guna kesempurnaan hasil penelitian. 4. Bagi Masyarakat: Membantu masyarakat dalam usaha mengatasi tidak adanya energi listrik akibat gangguan suplai listrik dari PLN yang terhenti. Sebagai alternatif pilihan bagi masyarakat untuk dapat mempunyai power supply cadangan yang harganya relatif lebih murah..

Teknologi MOS (Metal Oxid Semiconductor) telah memberikan solusi terhadap masalah yang terdapat pada pengembangan untai terpadu (Integrated Circuit). Masalah yang dimaksud adalah disipasi panas yang dengan untai MOS menjadi sangat berkurang. Disamping itu untai MOSFET lebih kecil diban-ding dengan untai BJT (Thomas S.W, 2002). UPS (Uninterruptible Power Supply) diguna-kan untuk mengantisipasi listrik padam. Walaupun tidak sehandal UPS yang asli, rangkaian ini sedikit bermakna karena gampang dan mudah merakitnya. Dengan biaya yang relatif lebih murah dari pada membeli UPS yang asli. Dengan memanfaatkan IC CD 4047 yang beroperasi sebagai multivibrator pada frekuen-si 50 Hz (Ferry, 2003). Menurut (Taufik,1999), dari berbagai ragam barang atau peralatan elektronik yang kita jumpai saat ini, kita dapati bahwa hampir semua bagianbagiannya disuplay oleh sumber tenaga satu arah (DC). Penyediaan sum-ber tenaga DC tersebut dapat dalam bentuk baterai ataupun sumber daya (power supply) DC yang mana keluaran DC nya tidak hanya harus tersaring (filter) dengan bersih tetapi juga teregulasi dengan baik. Dalam sistem pengubahan daya, terdapat empat jenis proses yang telah dikenal yaitu sistim pengubahan daya AC ke DC, DC ke DC, DC ke AC, dan AC ke AC. Masing masing sistem pengubahan memiliki keunikan aplikasi tersendiri, namun ada dua yang implementasinya ke-mudian berkembang pesat dan luas yaitu sistem pengubahan AC ke DC (DC power supply) dan DC ke AC (DC-AC Inverter).

Landasan Teori Instalasi Penerangan Darurat, aliran listrik pada jaringan secara umum dapat putus karena adanya suatu gangguan. Untuk mencegah situasi-situasi yang membahayakan akibat gangguan dari gangguan yang dimaksud, dapat digunakan suplai listrik darurat. Suplai listrik darurat harus mampu menganti suplai dari jaringan listrik selama waktu tertentu. Berdasarkan waktu yang diperlukan untuk memindahkan hubungan ke sumber listrik darurat dan sebaliknya, dapat dibedakan dalam 3 sistem yaitu : a. Tanpa pemutus aliran listrik, sebagai sumber listrik darurat digunakan baterai akumulator. b. Dengan pemutus singkat, lama gangguan alirannya ditentukan oleh waktu yang diperlukan untuk memindahkan hubungan listriknya. Sebagai sumber listrik darurat juga digunakan baterai akumulator.

Tujuan dan Manfaat Penelitian Adapun tujuan dan manfaat, dari hasil pelaksanaan penelitian dalam upa-

62


c.

Agregat darurat dengan motor bensin, motor gas atau diesel. Motormotor ini digunakan secara otomatis dengan menggunakan baterai start.

ISSN : 1410-5829

Accu tergolong elemen sekunder, yang berarti dapat menyimpan muatan listrik didalamnya, dan apabila habis dapat diberi muatan lagi sampai berulang-ulang, yaitu dengan jalan memberi tambahan catu daya dari luar. Sedangkan elemen Volta dan elemen kering tergolong elemen primer, yang berarti elemen itu menghasilkan muatan listrik, tetapi kalau habis tidak dapat diberi muatan lagi.

Untuk suplai darurat biasanya diguna-kan tegangan kerja 6, 12, 24, 60, 110 atau 220 volt. Suplai darurat sistem digunakan pada penerangan bangunanbangunan yang terbuka untuk umum misalnya rumah sakit, rumah, hotel, restoran, gedung bioskop, sekolah dan gedung olah raga. Bangunan-bagunan tersebut seharusnya dilengkapi dengan instalasi penerangan darurat. Penerangan darurat ini diperlukan untuk orientasi dan penandaan.

Tahap pengerjaan, dari alat inverter sebagai catu daya secara otomatis dimulai dari tahap perancangan, perakitan dan pemasangan komponen. Dari tahap perancangan menghasilkan sebuah rangkaian inverter sebagai rangkaian pengubah tegangan DC ke AC yang dipadukan dengan rangkaian Automatic Batery Charger sebagai sistem isi ulang dari akumulator. 1. Pembuatan gambar pada PCB (Printed Circuit Board). PCB merupakan salah satu komponen bagian yang berfungsi sebagai media penyambungan antara komponen-komponen elektronik yang satu dengan yang lain. Cara penggambaran pada PCB adalah sebagai berikut: Penggambaran pada PCB dimulai dari pembersihan lapisan tembaga dari lemak yang mungkin menempel pada PCB dengan pembersih logam. Setelah itu PCB dikeringkan sampai benarbenar kering. Kemudian meng-gambar pola rangkaian alat pada PCB dengan menggunakan spidol permanen yang tidak larut dalam air. Diusahakan agar lapisan tembaga pada PCB tidak tersentuh oleh tangan atau terkena kotoran, setelah terbentuk gambar pola rangkaian, ditunggu hingga kering.

Untuk suplai instalasi penerangan darurat dapat digunakan baterai akumulator. Baterai ini harus cukup besar untuk menjalankan instalasi darurat itu selama sekurang-kurangnya dua jam. Setelah dipakai selam 1½ jam, tegangannya harus sekurang-kurangnya masih 87,5% dari tegangan normalnya (PUIL 1977, ayat 853 A4a). Akumulator pada umumnya sering disebut accu. Sebuah akumulator terdiri dari : a. Sebuah bejana atau bak kecil yang terbuat dari karet keras atau plastik. b. Larutan asam sulfat (H2SO4) cair atau encer. c. Dua kerangka yang berlubang-lubang peroksida (PbO2) yang berwarna coklat, sebagai kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif berlapis timbal (Pb) dalam bentuk buih berpori dan warnanya abu-abu. Beda potensial pada tiap kutubkutubnya sekitar 2 volt. Pada umumnya accu, untuk keperluan sehari-hari mempunyai beda potensial 6 volt, 8 volt, 10 volt, 12 volt maupun 24 volt. Sehingga dapat dikatakan sebenarnya beda potensial terdiri dari beberapa buah selaccu tersusun secara seri dari masingmasing sel yang mempunyai beda potensial 2 volt. Misalnya accu dengan potensial 12 volt, sebenarnya terdiri dari 6 buah sel aki yang disusun secara seri dan masing-masing beda potensial 2 volt.

2. Pelarutan dengan Ferid Chloride (FeCl3). Proses pelarutan PCB ini bertujuan melarutkan lapisan tembaga pada PCB yang tidak tertutup oleh spidol sesuai dengan pola rangkaian. Sebagai bahan pelarutnya digunakan senyawa Ferid Chloride dengan proses sebagai berikut : a. Menyiapkan tempat pelarutan PCB.

63


b. Memasukkan serbut FeCl3 dengan perbandingan yang cukup antara serbuk FeCl3 dengan air bersih dalam kondisi hangat sampai warna larutan berubah menjadi coklat kehitam-hitaman, karena temperatur air berpengaruh dalam kecepatan melarutkan tembaga pada PCB. c. Kemudian memasukkan PCB yang telah digambar pola didalam larutan tersebut sambil digoyang-goyang agar larutan tersebut dapat cepat melarutkan tembaga pada PCB yang tidak tertutup spidol. d. Angkat PCB dari larutan tersebut lalu dicuci dengan air bersih dan dikeringkan.

tempat yang akan kita lubangi b. Melakukan pengeboran pada tempat-tempat tersebut dengan bor yang mempunyai putaran yang konstan. c. Membersihkan PCB yang telah dibor dengan menggunakan tinner. 4. Pemasangan komponen Pada waktu melakukan pemasangan komponen, yang perlu diperhatikan adalah saat pemasangan kaki-kaki yang terdapat pada komponen elektronik tersebut jangan sampai terbalik atau salah yang nantinya akan mengakibatkan rangkaian tidak akan bekerja. Pada saat penyolderan diusahakan agar hasilnya serapi mungkin agar kakikaki komponen tidak terhubung satusama lain.

3. Pengeboran pada PCB a. Membuat tanda pada tiap-tiap AC MAINS

CHARGER

ISSN : 1410-5829

RECEFIER (DC)

INVERTER

OUT PUT 220 V AC

BATTERY 12V DC

Gambar 1 Rangkaian blok diagram inverter sebagai catu daya cadangan Rangkaian Catu Daya Alat ini merupakan pengabungan dari dua buah rangkaian yaitu: rangkaian pengisi batery otomatis (Automatic Baterry Charger) dan rangkaian inverter sebagai rangkaian pengubah tegangan DC 12V dari akumulator menjadi tegangan 220V AC. Pada rangkaian pengisi batery otomatis, batery akan diisi oleh catu daya dari PLN 220V AC yang sudah diturunkan tegangannya menjadi 12V DC. Saat tegangan pada akumulator melemah (kurang dari 12V), maka secara otomatis rangkaian pengisi akan terhubung ke terminal akumulator. Bila tegangan batery sudah penuh (mencapai ±12V), maka secara otomatis rangkaian pengisi akan memutuskan hubungan catu daya ke terminal batery. Sedangkan pada rangkaian pengubah tegangan DC 12V ke tegangan AC 220V, saat suplai listrik dari PLN tersedia maka seluruh pembebebanan berasal dari tegangan PLN 220V. Bila

terjadi gangguan pada instalasi listrik rumah yang menyebabkan terhentinya suplai listrik dari PLN, maka rangkaian inverter dengan sumber dari akumulator akan menjadi catu daya cadangan walaupun masih dalam pembebebanan yang terbatas. PEMBAHASAN Hasil pengukuran diperlihatkan pada tabel , 2 dan 3 yaitu besaran bebannya terpasang adalah sebesar 60 watt dan 70 watt untuk beban lampu pijar ( beban Resistif), beban Induktif lampu TL dan beban motor listrik. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa semakin besar beban yang terpasang, maka tegangan kerja semakin menurun. Arus yang terukur semakin membesar sebab beban yang terpasang, sedangkan drop tegangan input semakin membesar. Sebagaimana ditunjukkan pada tabel 1, 2 dan 3.

64


ISSN : 1410-5829

. Tabel 1 Hasil pengujian pada pembebanan lampu pijar 60, 75 watt

1 2 3 4 5

Teg. Input DC ( volt ) 12 12 11.8 11.8 11,9

Arus Output DC (ampere) 4,5 4,5 4,7 4,6 4,5

Tegangan Output Alat AC (volt ) 210 208 210 199 200

1 2 3 4 5

11,9 11,8 11,7 11.6 11.8

5,0 4,8 4,9 4,6 4.7

190 191 190 183 189

No

Arus Beban (amper)

Beban Terpasang (Watt )

0.30 0.30 0.29 0.28 0.29

60 60 60 60 60

Beban Lampu Terukur (Watt ) 65.40 65.70 63.22 59.59 60.51

0.36 0.37 0.38 0.39 0.39

75 75 75 75 75

76.12 76.46 75.66 75.25 75.25

Analisis Beban (Watt ) 63,0 62.4 60,9 55,7 58,0 68,4 70,7 72,2 71,4 73,7

Tabel 2 pembebanan lampu TL 10 dan 20 watt (pembebanan induktif). No

Teg. Input DC ( volt )

Arus Output DC (ampere)

Tegangan Output Alat AC (volt )

Arus Beban (ampere)


Beban Terukur (Watt )

Analisis Beban (Watt )

1 2 3 4 5

12 12 11.8 11.9 11.9

3,4 3,5 4,1 3,8 3,6

210 210 208 209 209

0.13 0.11 0.10 0.12 0.11

10 10 10 10 10

30,3 28,6 25,5 29,4 27,2

27,3 23,1 20,8 25,1 23,0

1 2 3 4 5

11.9 12 12 11.9 12

5 5 4.8 4.8 4.8

206 207 205 205 207

0.22 0.24 0.22 0.22 0.23

20 20 20 20 20

49,6 50,2 48,2 45.1 50,3

45.3 49.7 45.1 45.1 47.6

pengamatan Beban Lampu Pijar 60 dan 75 W Terhadap Naik dan turunnya Tegangan Kerja

Beban Terukur (watt)

90 85 80 75 70 65 60 55 50 180

185

190

195

200

205

210

215

Tegangan Beban keluaran (volt)

Kondisi Pengukuran Hubungan Beban dan Tegangan Kerja

Gambar 2 Grafik hubungan Tegangan Kerja Vs Beban terukur

65


ISSN : 1410-5829

Naik dan Turunnya Te gangan Ke rja Te rhadap Be ban Lam pu TL 10 dan 20 w att

Beban Terukur(watt)

60 50 40 30 20 10 0 204

205

206

207

208

209

210

211

Te gangan Ke rja (volt)

Kondisi Tegangan Pengukuran Hubungan Beban dan tegangan

Gambar 3 Grafik antara besar daya dengan tegangan output pada pengujian pembebanan lampu TL 3. Pengujian pada pembebanan motor (kipas angin 30, 60 watt). Tabel 3 Hasil pengujian pada pembebanan motor kipas angin 30 w dan 60 watt Teg. Input Accu ( volt )

Arus Output Accu (ampere)

Tegangan Output Alat AC (volt )

Arus Beban (amper)


Beban Terukur (Watt )

Analisis Beban (Watt )

1 2 3 4 5

12 12 12 11.8 11.8

4,4 4,2 3,7 3,9 3,8

195 195 193 193 193

0.31 0.34 0.31 0.33 0.35

30 30 30 30 30

48,8 57.6 57.6 57.82 56.64

60.45 68.25 59.83 59.83 59.83

1 2 3 4 5

12 12 11.7 11.7 11.7

5 4.8 4.8 4.8 4.8

179 179 175 175 175

0.4 0.4 0.37 0.39 0.4

60 60 60 60 60

60 57.6 56.16 56.16 56.16

71.6 71.6 64.75 68.25 70

Naik dan Turunnya Tegangan Kerja Terhadap Beban Motor 30, 40 Watt

80 Beban(watt)

No

60 40 20 0 170

175

180

185

190

195

200

Tegangan Kerja (volt) Kondisi Pengukuran Hubungan Beban terhdap Tegangan Kerja

Gambar 3 Grafik Hubungana besar Beban Terhadap tegangan Kerja pada pengujian pembebanan Motor Listrik

66


Pengujian dilakukan selama jangka waktu 0 – 10 menit. Pembebanan dengan kipas angin ini termasuk pembebanan induktif. Pada tegangan keluaran terjadi drop tegangan yang cukup besar. Meskipun demikian kipas angin masih dapat berputar.

ISSN : 1410-5829

d. Sedangkan pada pembebanan induktif, tegangan keluaran mengalami drop tegangan. SARAN Pada rangkaian penyedia catu daya cadangan sebagai inverter ini masih terdapat kelemahan di sisi outputnya pada saat pembebanan yang besar. Untuk itu masih diperlukan rangkaian tambahan agar pada saat pembebanan besar, tegangan output dapat diper-tahankan pada 220 V (stabil).

Hasil analisis gambar 1,2 dan 3 Pada pengukuaran dengan beban lampu pijar, lampu TL, dan beban motor mempunyai kecenderungan, menunjukkan bahwa besarnya sumbangan (kontribusi ) Tegangan kerja terhadap variasi penambahan beban terpasang sangat berpengaruh terhadap drop tegangan sumber. Hal ini menunjukkan bahwa kontribusi variabel tegangan terhadap besarnya beban terpasang, setiap penurunan tegangan akan diikuti naiknya, penunjukkan beban terukur. Begitu pula pengaruh pada pembebanan resistif, tegangan keluaran yang dihasilkan hampir tidak mengalami drop tegangan. Sedangkan pada pembebanan induktif, tegangan keluaran mengalami drop tegangan yang cukup nyata.

DAFTAR PUSTAKA 1. Arismunandar, A., 1973, Teknik Tenaga Listrik jilid II, Pradya Paramita, Jakarta 2. Ganti, S. Depari., 1986, Teori dan Ketrampilan Elektronika, CV Armico Bandung. 3. Ibrahim KF, 1979, Electronic System and technology, By Pitman Publishing Ltd. 5. Michael Neidle., 1982, Elektrical Instalation Teknology, Macmillan Press Ltd. 6. Michael Neidle., 1979, Basic Elektrical nd Instalations, 2 Edition, Macmillan 7. Van Harten P, Setiawan E., 1991, Instalasi Listrik Arus Kuat Jilid II, Bina Cipta, Bandung 8. Warsito,S., 1992, Vademekum Elektronika, Jakarta, Gramedia

KESIMPULAN a. Pada rangkaian catu daya pengisi akumulator otomatis, bekerja berdasar prinsip kerja IC LM 308 yang beroperasi sebagai OP-AMP. b. Bila beban yang terpasang semakin besar maka drop tegangan keluaran juga semakin membesar. c. Pada pembebanan resistif, tegangan keluaran yang dihasilkan hampir tidak mengalami drop tegangan.

67

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

Recommend Documents