PERAKITAN UPS UNTUK BEBAN 450 VA DENGAN SMPS LAPORAN TUGAS AKHIR Ditujukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Tugas Oleh:
ANGGI W TARIGAN NIM : 1205032060
BENJAMIN A WIBOWO NIM : 1205032062
MICHAEL R SARUMPAET NIM :1205032092
SAMUEL F TAMBA NIM : 1205032102
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
ABSTRAK
Tugas akhir ini membahas “Perakitan UPS Untuk Beban 450 VA Dengan SMPS. Yang mana UPS ini berfungsi untuk mesupply cadangan listrik ketika terjadi gangguan dari sumber PLN. Dewasa ini selalu terjadi pemadaman listrik di wilayah sumatera utara yang mana pemadaman itu berlangsung sekitar 3-4 jam dalam 1 hari. Oleh karena itu kami merancang dan membuat UPS ini. Agar dapat memberikan catu daya ke beban, meski dalam keadaan pemadaman listrik maka dibutuhkan baterai sebagai energi cadangan untuk mensupply daya. Sehingga ketika terjadi pemadaman listrik, tidak akan mengganggu aktivitas pengguna listrik. Prinsip kerja rangkaian berawal dari sumber PLN. Apabila listrik PLN ada, maka semua komponen switching, inverter akan non-aktif selain rangkaian charger. Pada saat itu, rangkaian charger mengisi baterai hingga penuh. Lama pengisian bergantung pada kondisi baterai. Pada umumnya jika baterai kosong tegangan baterai akan lebih kecil dari tegangan nominal, dan tegangan akan mencapai tegangan nominal jika baterai sudah penuh. Kata Kunci: UPS, Inverter, Charging, Switching
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas rahmat dan karunia_Nya yang memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan yang berjudul “Perakitan UPS Untuk Beban 450 VA Dengan SMPS ” ini dimaksudkan untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir semester VI Program Studi Teknik Listrik Program Pendidikan
Diploma 3, Jurusan Teknik
Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa material, spritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak M.Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Junaidi, S.T,M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir.Gunoro, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan 4. Bapak Drs. Masrul, M.T Selaku wali kelas EL-6C 5. Bapak Suparmono S.T,M.T, selaku Dosen Pembimbing dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis; 6. Bapak M. Jusup J. Purba, MT dan Ir. Ashuri, MT, selaku penguji Tugas Akhir yang telah memberi perbaikan yang begitu berarti terhadap Tugas Akhir Penulis. 7. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik yang telah membimbing mendidik penulis dalam perkuliahan; 8. Keluarga yang senantiasa memberikan do’a dan dukungannya serta motivasi.
ii
9. Buat rekan – rekan seperjuangan di Teknik Listrik khususnya kelas EL-6C Politeknik Negeri Medan Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kedisiplinan. Oleh karena itu, penulis juga mengharakan saran-saran dan kritikan yang bersifat membangun. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, 9 September 2015 Hormat kami,
Penulis
iii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL .................................................................................................. viii BAB I ..................................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 2 1.4 Tujuan Pembuatan Proyek ........................................................................... 2 1.5 Manfaat ........................................................................................................ 2 1.6 Metode Penelitian ........................................................................................ 2 BAB II 2.1 Inverter ......................................................................................................... 3 2.1.1 Pulse Width Modulation ........................................................................ 4 2.1.2 Parameter Performansi Inverter ............................................................. 6 2.1.3 Riak ........................................................................................................ 7 2.1.4 Rugi-rugi penyaklaran............................................................................ 7 2.1.5 Analisis Riak Arus Keluaran Inverter Fasa Banyak .............................. 8 2.1.6 Bentuk Gelombang Riak Dalam Satu Periode Penyaklaran .................. 10 2.2 Auto Charger ( Charger Otomatis)............................................................... 12 2.2.1 Prinsip Kerja Charger............................................................................. 13 2.2.2 Bagian-bagian Charger .......................................................................... 13 2.3 Baterai .......................................................................................................... 16
iv
2.3.1 Baterai Alkali ......................................................................................... 17 2.3.2 Ciri-ciri Umum Baterai .......................................................................... 17 2.3.3 Bagian-bagian Baterai ............................................................................ 18 2.3.4 Prinsip Kerja Baterai .............................................................................. 19 2.4 Relay ............................................................................................................ 20 2.4.1 Prinsip Kerja Dan Simbol ...................................................................... 21 2.4.2 Jenis-jenis Relay .................................................................................... 24 BAB III .................................................................................................................. 25 3.1 Diagram Blok Perancangan Sistem.............................................................. 25 3.2 Prinsip Kerja Rangkaian .............................................................................. 26 3.3 Perancangan Kerja Rangkaian ..................................................................... 28 3.3.1 Rancangan Charger Switching ............................................................... 29 3.3.2 Rancanan Inverter Swiching .................................................................. 30 3.4 Perakitan UPS 450 VA ................................................................................ 32 3.5 Alat Dan Bahan Yang Digunakan ................................................................ 34 3.5.1 Peralatan ................................................................................................. 34 3.5.2 Daftar Bahan Dan Komponen ................................................................ 35 3.6 Perhitungan Dan Penentuan Komponen ...................................................... 35 BAB IV .................................................................................................................. 37 4.1 Pengujian Berbeban ..................................................................................... 37 4.2 Bentuk Gelombang ...................................................................................... 40 BAB V ................................................................................................................... 42 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 42 5.2 Saran ............................................................................................................ 42 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43 DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... 44
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Topologi Inverter-Full Bridge ............................................................ 3 Gambar 2.2 Bentuk Gelombang Keluaran Inverter ............................................... 4 Gambar 2.3 Pulse Wide Modulation ...................................................................... 5 Gambar 2.4 Pengaturan tegangan dengan m .......................................................... 6 Gambar 2.5 Inverter dengan fasa banyak konfigurasi polygon ............................. 9 Gambar 2.6 Bentuk Gelombang PWM dalam satu perode penyaklaran ............... 10 Gambar 2.7 Simbol dan bentuk nyata dari trafo ferrit ........................................... 14 Gambar 2.8 Bagian-bagian baterai......................................................................... 18 Gambar 2.9 Bentuk sel sederhana baterai .............................................................. 19 Gambar 2.10 Skema pengosongan baterai (discharge) .......................................... 19 Gambar 2.11 Skema pengisian baterai (charge) .................................................... 20 Gambar 2.12 Relay MK-S Omron ......................................................................... 21 Gambar 2.13 Skema relay elektro mekanik ........................................................... 22 Gambar 2.14 Rangkaian dan Simbol Logika Relay............................................... 22 Gambar 2.15 Relay jenis Single Pole Double Throw (SPDT)............................... 24 Gambar 2.16 Relay Dengan contact Lebih dari Satu ............................................. 24 Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Sistem .................................................... 25 Gambar 3.2 Diagram Blok UPS bekerja saat PLN hidup ...................................... 27 Gambar 3.3 Diagram Blok UPS bekerja saat PLN padam .................................... 27 Gambar 3.4 Diagram Pengawatan rancangan sistem ............................................. 28 Gambar 3.5 Tampak depan UPS ............................................................................ 32 Gambar 3.6 Tampak belakang UPS ....................................................................... 33 Gambar 3.7 Bagian dalam perakitan UPS 450 VA................................................ 34 Gambar 4.1 Pengujian Beban UPS ........................................................................ 40
vi
Gambar 4.2 Gelombang Output UPS..................................................................... 41
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Coil rating relay MK-S new model Omron ........................................... 23 Tabel 2.2 Contact rating relay MK-S new model Omron...................................... 23 Tabel 3.1 Daftar Peralatan ..................................................................................... 34 Tabel 3.2 Daftar Bahan dn Komponen .................................................................. 35 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Rangkaian Charger.............................................. 37 Tabel 4.2 Pada saat beban dilayani UPS ................................................................ 38 Tabel 4.3 Pada saat beban dilayani PLN................................................................ 40
viii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dimasa sekarang ini, diera globalisasi teknologi dan informasi hampir sebagian besar peralatan yang kita gunakan baik dirumah tangga, perkantoran, dan industri
menggunakan
sumber
listrik
utama
yaitu
PLN
untuk
dapat
mengoperasikan peralatan tersebut. Oleh karena semua peralatan listrik dibuat berdasarkan spesifikasi tertentu yang dikaitkan dengan harga, bentuk/dimensi serta fungsi kegunaannya, maka jika sumber listrik yang masuk ke peralatan tersebut mengalami gangguan atau padam, akan mengakibatkan peralatan listrik tersebut menjadi rusak. Faktanya di Indonesia, sumber listrik dari PLN sering sekali mengalami gangguan dan listrik padam. Hal ini dikarenakan daya yang dihasilkan oleh PLN lebih sedikit dari jumlah kebutuhan listrik saat ini. Untuk meratakan kebutuhan listrik tersebut, pihak PLN mengambil keputusan untuk melakukan pemadaman bergilir. Pemadaman yang dilakukan oleh PLN ini biasanya berlangsung selama kurang lebih 3 jam. Apabila sumber listrik mengalami gangguan berupa listrik padam secara tibatiba, akan mengakibatkan kerusakan terhadap peralatan tersebut. Oleh karena itu peralatan elektronik sangat di pengaruhi oleh kualitas sumber listrik.
2
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana merakit sebuah UPS tersebut? 2. Bagaimana cara kerja UPS tersebut? 1.3 Batasan Masalah Adapun tujuan pembuatan batasan masalah ini adalah untuk menghindari agar pembahasan tidak menyimpang dari permasalahan yang ada, maka perlu dibuat batasan masalah yaitu, komponen utama seperti Inverter dan Auto Charger bukan buatan sendiri. 1.4 Tujuan Pembuatan Proyek Adapun tujuan dari perancangan ini adalah : 1. Merakit sebuah UPS dengan sistem otomatis. 2. Sebagai supply cadangan energi listrik ketika terjadi pemadaman listrik dari sumber PLN. 1.5 Manfaat Manfaat dalam perakitan UPS ini diantaranya adalah beban akan tetap menyala secara otomatis ketika terjadi pemadaman dari sumber PLN tanpa mengalami gangguan. 1.6 Metode Penelitian Langkah – langkah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah pengumpulan data dengan cara melakukan studi literatur.
