RANCANG BANGUN PANEL CATU DAYA LISTRIK PADA MEJA LABORATORIUM DESIGN AND BUILD OF POWER PANEL LABORATORY Hegi Rahmat ( 091321019 )
Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Bandung
Jl. Gegerkalong Hilir, Ds.Ciwaruga Kotak Pos 6468 BDCD, Bandung Telepon (022) 2012045
ABSTRAK
Panel catu daya listrik merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk memberikan sumber tegangan terhadap peralatan yang membutuhkan sumber tegangan listrik. Tegangan yang
dihasilkan dapat dibuat berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan perancangan yang diinginkan dan tergantung dari jenis beban yang akan digunakan. Dalam implementasinya panel catu daya listrik yang akan dibuat terdiri dari beberapa jenis tegangan dengan nilai yang bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini, karena alat ini juga akan ditempatkan dilaboratoium yang memungkinkan untuk memerlukan sumber tegangan yang sesuai dengan kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya listrik ini akan dibuat untuk tegangan AC dan tegangan DC. Panel catu daya listrik ini dapat mensuplai tegangan tiga phasa 380/220 V, satu phasa 220 V, Tegangan DC 12 V dan 5 V, dilengkapi dengan MCB, ELCB, dan Emergency Stop.
Kata kunci : Catu daya, tegangan AC, tegangan DC ABSTRACT Electric power supply Panel is a tool that can be used to provide a voltage source to the tools that require the source voltage. The resulting voltage could be made a whole range of voltage in accordance with design desired and depending on the type of load to be used. In the implementation of electric power supply panel be created consisting of several types of voltage with the value bervariatif, is intended to be more broadly use panel power supply electricity, because these tools will also be placed dilaboratoium the notabenya makes it possible to require a voltage source to suit your needs, and basically this electrical power supply panel will be created to AC voltage and DC voltage. Electric power supply Panel consists of three phase voltage 380/220 V, single phase voltage 220 V, DC Voltage 12 V and 5 V, with MCB, ELCB and Emergency Stop.
Keywords: power supply, AC voltage, the DC voltage
I. PENDAHULUAN Dalam melakukan praktikum dilaboratorium teknik listrik Polban akan adanya kebutuhan perancangan panel listrik untuk meja laboratorium, peranan yang sangat penting khususnya untuk instalasi praktikum teknik listrik merupakan suatu hal yang sangat esensial dalam kehidupan manusia, hampir semua aktivitas memerlukan energi lisrik begitupun dalam suatu aktivitas perkuliahan dalam penyampaian materi suatu perkuliahan sering di sampaikan dengan melakukan praktek langsung dengan alat yang bersangkutan dengan materi yang di bahas. Pelaksanaan praktikum dari suatu mata kuliah di maksudkan agar mahasiswa dapat menguasai tentang aplikasi suatu peralatan untuk kehidupan sehari-hari dan juga untuk aplikasi di dunia perindustrian, namun akan menjadi kendala yang sangat besar ketika dalam praktikum mahasiswa kekurangan alat atau bahan sebagai sarana pendukung agar teori yang disampaikan dapat di buktikan saat praktikum maka untuk menjabatani pelaksanaan proses penyampaian dan penyerapan ilmu yang lebih terstuktur dan juga untuk merevitalisasi laboratorium penulisan mengambil judul untuk proyek akhir Rancang Bangun Panel Catu Daya Listrik Pada Meja Laboratorium. Dalam proyek akhir ini akan di lakukan perancangan dan pembuatan panel catu daya listrik pada meja loboratorium dengan input sumber tiga phasa 380 volt dan satu phasa 220 volt. Di mana di dalam meja laboratorium ini terdapat tiga macam tegangan yang nantinya dapat digunakan sebagai sumber energi listrik tiga phasa,satu phasa dengan tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt, meja laboratorium ini dilengkapai dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency switch sebagai system pengaman apabila terjadi gangguan baik hubung singkat atau beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda bahwa sumber dalam keadaan ON. Untuk mengubah tegangan AC ke DC digunakan rangkaian rectifier dengan menggunakan trafo step down yang kemudian di searahkan dengan menggunakan topologi setengah gelombang yang terdiri dari dua buah diode. Meja laboratorium ini dapat digunakan
suplay tegangan AC tiga fasa 380V, 220V, dan tegangan DC 12V dan 5V yang tentunya membantu mahasiswa dalam pelaksanaan praktikum. II. LANDASAN TEORI Panel catu daya listrik merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk memberikan
sumber
tegangan
terhadap
peralatan yang membutuhkan sumber tegangan listrik. Tegangan yang dihasilkan dapat dibuat berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan perancangan yang diinginkan dan tergantung dari jenis beban yang akan digunakan. Dalam implementasinya panel catu daya listrik yang akan dibuat terdiri dari beberapa jenis tegangan dengan nilai yang bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini, karena alat ini juga akan ditempatkan di laboratoium
yang
memungkinkan
untuk
memerlukan sumber tegangan sesuai dengan kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya listrik ini akan dibuat untuk tegangan AC dan tegangan DC. 2.1 MCB (Miniature Circuit Breaker) MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah pengaman rangkaian yang dilengkapi dengan pengaman thermis (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi relai elektromagnetik untuk pengaman hubung singkat.
MCB
banyak
digunakan
untuk
pengaman sirkit 1 (satu) fasa dan 3 (tiga) fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu : 1. Dapat memutuskan rangkaian 3 (tiga) fasa walaupun terjadi
hubung singkat pada salah satu
fasanya.
2. Dapat digunakan kembali
setelah rangkaian diperbaiki akibat hubung singkat atau
beban lebih.
3. Mempunyai tanggapan yang baik apabila terjadi hubung
Gambar 2.6 Rangkaian Prinsip Kerja ELCB
singkat atau beban lebih. 3.1 Tahapan Perancangan
Dalam perencanaan suatu alat ada
sebuah tahapan perancangan yang dicapai. Untuk perancangan panel catu daya listrik pada meja laboratorium ini dituangkan dalam Gambar 2.1 MCB (Satu) Fasa dan MCB 3 (tiga) fasa
beberapa tahapan. Tujuan dari perancangan
2.2 ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
sesuai dengan spesifikasi yang diharapakan,
ELCB
(Earth
Leakage
Circuit
Breaker) adalah pemutus yang peka terhadap arus bocor, yang dapat memutuskan sirkit termasuk penghantar netralnya secara otomatis dalam waktu tertentu. Apabila arus sisa yang timbul
karena
terjadi
kegagalan
isolasi
melebihi nilai tertentu, sehingga tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi.
alat ini adalah untuk mendapatkan alat yang dengan
memperhatikan
komponen
yang
digunakan. Dalam pemilihan komponen dan rangkaian ada beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan dalam mencapai tujuan tersebut,
adapun
hal
yang
harus
dipertimbangkan tersebut adalah ketersedian komponen di pasaran, spesifikasi komponen, harga komponen (keekonomisan). Beberapa tahapan perancangan adalah sebagai berikut : 3.1.1 Flowchart Flowchart di bawah ini menunjukan proses yang dilakukan dalam merancang alat yang diinginkan. Tujuan dibuatnya flowchart ini
memudahkan
untuk
melakukan
perancangan, jadi tahapan yang dijalankan Gambar 2.2 Bentuk Fisik ELCB
sesuai urutan yang ada dalam flowchart sehingga proses perancangan menjadi mudah
karena tahapan dalam perancangan alat sudah
lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda
ditentukan
bahwa sumber dalam keadaan ON.
terlebih dahulu. dibawah ini merupakan flowchart dari proyek akhir ini :
3.2.1 Menentukan Komponen 3.2.1.1 Komponen Pengaman 1. ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
2. MCB 3 (tiga) fasa
3. MCB 1 (satu) fasa
4. Emergency Stop 3.3.2.2 Komponen Utama 1. Stop Kontak 1 (Satu) fasa 2. Socket 3 (tiga) fasa
3. Kotak Kontak DC 3.3.2.3 Komponen Pendukung 1. Saklar untuk DC 2. Selector switch 3. Lampu indicator 3.3.2.4 Komponen penghubung 1. Kabel NYA 3.2 Deskripsi dan Spesifikasi Alat Panel catu daya listrik adalah alat yang dibuat untuk sumber tegangan listrik dengan input sumber 3 (tiga) fasa 380 volt, di mana di dalam catu daya listrik laboratorium ini terdapat tiga macam tegangan yang nantinya dapat digunakan sebagai sumber energi listrik 3 (tiga) fasa,1 (satu) fasa dengan
2. Blok terminal 3. Socket male 3 (tiga) fasa 3.3 Perancangan Alat 3.3.1
ELCB
Tegangan aman manusia
V = 50 volt
Tahanan manusia Arus (I)
R = 1700 Ω I = V/R I=
tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt
50 = 1700
(3A), meja laboratorium ini dilengkapai
Maka ELCB yang digunakan adalah :
dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency
= 30 mA
switch sebagai system pengaman apabila terjadi gangguan baik hubung singkat atau
3.3.2
MCB
beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan
MCB 3 Fasa Spesifikasi Beban = 2 KW = 2000 watt
0,029 A
digunakan = Maka mcb yang
3,79 A
2000 380 𝑥0,8√3
Maka MCB yang digunakan = In x 1,5 = 3,79 x 1,5 = 5,6 A MCB = 6 A
MCB 1 Fasa Spesifikasi Beban = 2KW = 2000 watt Maka MCB yang digunakan = 5,68 A digunakan adalah Maka MCB yang
Dalam realisasi perancangan alat panel
=
catu daya listrik ini dilakukan dengan tahapan seperti di atas namun dalam percobaan awal menggunakan software
dilakukan dengan
PROTEUS untuk meyakinkan rangkaian dan nilai komponen yang akan digunakan benar, tidak terjadi kesalahan. Selanjutnya untuk melihat
hasilnya
real
secara
dilakukan
percobaan kembali di matrix/project board. Setelah percobaan awal di matrix board berhasil atau sesuai dengan spesifikasi yang
= In x 1,5
diharapkan lalu dilakukan tahap pembuatan
= 5,68 x 1,5 = 8,52 A
PCB. Kemudian rangkaian yang awal dibuat di
MCB = 10 A
matrix board dipindahkan ke PCB untuk di solder. Dan untuk selanjutnya dilakukan
Spesifikasi Stop kontak 1 Phasa
percobaan/ pengujian kembali, karena bisa
Tegangan (V)
saja ada kesalahan dalam proses penyolderan.
: 230 V
Arus (I)
: 16 A
Spesifikasi Saklar Tegangan (V)
: 230 V
Arus (I)
: 16 A
Spesifikasi Lampu Indikator Teagangan (V)
: 230 V
Arus (mA)
: 20 mA
Spesifikasi Catu Daya Tegangan DC (V)
Gambar 3.5 Hasil Desaign Catu Daya Listrik Rangkaian Realisasi Catu Daya Listrik Pada Meja Laboratorium
: 12 volt DC
R S T N
Arus (I)
:3A
PE
S0 ELCB 3 FASA
Tegangan DC (V)
: 5 volt DC
Q1 IC1
+ 12 V
C1
D1
C3
C5
0V
S1 C2
SAKLAR
C4
C6
- 12 V
Arus (I)
:3A
IC2 Q2
T1 S2 Q3 IC3
+5V
C7
SELEKTOR SWITCH
D2
C9
C11
C10
C12
T2 R
SOCKET 3 FASA
S
T
N
0V C8
FEMALE PLUG 3 FASA
-5V IC4 Q4
STOP KONTAK 1
3.4 Realisasi
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
sumber.
4.1 Tujuan Untuk
diinginkan
mendapatkan
5) Menyambungkan rangkaian dengan
hasil
alat
yang
maka harus dilakukan suatu pengujian dan hasil pengujian tersebut kita mendapatkan beberapa data pengujian. Data teresebutlah yang menjadi dasar untuk menganalisa kinerja dari sebuah alat. Adapun tujuan dari analisa data pengujian dari alat yang dibuat adalah untuk mengetahui apakah sistem atau alat yang telah dibuat telah sesuai dengan spesifikasi. Selain itu juga untuk mengetahui : 1. Nilai tegangan tiga fasa ( kotak kontak 3 fasa ). 2. Nilai tegangan satu fasa ( kotak kontak 1 fasa ). 3. Nilai tegangangan masing-masing fasa pada socket 3 fasa (R,S,T dan N) 4. Nilai keluaran tegangan DC ± 5 volt dan DC ± 12 volt. 5. Hsil pengujian tegangan kerja dan fungsi emergency fungsi proteksi
6) Mencatat hasil pengujian 7) Bentuk tabel hasil pengujian 4.3 Alat dan Bahan Yang Digunakan Alat dan bahan yang digunakan : 1) Modul Panel listrik catu daya 3 fasa / 1 fasa 2) Amperemeter. 3) Voltmeter. 4) Motor DC 5) Motor AC Siemens 1,1 Kw ; 50 Hz. 6) Sumber tegangan modul panel 380 V. 7) Kabel probe. Dalam pengujian alat yang telah dirancang perlu dilakukan perangkaian alat dan juga ada beberapa langkah yang harus dilakukan, agar pengujiannya sesuai dengan yang ditentukan. 4.4 Menguji Tegangan Keluaran Modul
hubung singkat dan beban
Panel Catu Daya Listrik
lebih,serta arus bocor ketanah.
4.4.1 Menguji
Tegangan
Keluaran
Kotak Kontak 3 fasa 4.2 Langkah Percobaan/Pengujian Langkah percobaan : 1) Mempersiapkan alat – alat yang akan digunakan. 2) Merangkai alat dengan benar. 3) Merangkai alat ukur sesuai dengan besaran yang akan diukur. 4) Memastikan rangkaian benar sebelum alat dioperasikan.
4.4.1.1 Tujuan Untuk mengetahui tegangan keluaran dari modul panel listrik catu daya 3 fasa yang nantinya akan diberikan beban tiga fasa. 4.4.1.2 Alat
dan
Bahan
yang
digunakan Alat dan bahan yang digunakan 1) Modul Panel catu daya listrik
3 (tiga) fasa / 1 (satu) fasa
2) Voltmeter. 3) Sumber tegangan AC 380
Volt. 4.4.1.3 Langkah Pengujian 1) Persiapkan alat dan bahan yang akan
digunakan.
2) Rangkai komponen sesuai dengan gambar rangkaian pengujian. 3) Sambungkan supply AC PLN pada nilai 380 V untuk mencatu daya panel
4.4.1.5 Hasil Pengukuran Hasil pengukuran dan perhitungan dari Menguji tegangan keluaran kontak 3 (tiga) fasa didapat : Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pengukuran tegangan R-S R-T S-T R-N S-N T-N
Tegangan terukur (volt) 363 367 368 207 208 210
catu daya listrik.
4) Sambungkan alat ukur voltmeter sesuai dengan gambar rangkaian.
4.4.1.6 Analisa Dari hasil pengujian diatas didapatkan
5) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa
hasil seperti pada tabel 4.1 dimana tegangan
pada R-S menggunakan voltmeter dan
antar fasa dan fasa- netral yang hampir
set voltmeter sesuai pengukuran yang
mendekati nilai ideal yaitu antar fasa 380 volt
dibutuhkan.
dan fasa-netral 220 volt.
6) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa pada R-T menggunakan voltmeter dan set voltmeter sesuai pengukuran yang dibutuhkan.
7) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa pada T-S menggunakan voltmeter dan set voltmeter sesuai pengukuran yang dibutuhkan.
4.4.2 Menguji
Tegangan
Keluaran
Kotak Kontak DC ± 5 Volt 4.4.2.1 Tujuan Untuk mengetahui tegangan keluaran dari modul panel listrik catu daya 1 (satu) fasa DC ±5 volt, serta sebagai perbandingan dan untuk mengetahui selisih yang ada dengan catu daya seharusnya.
4.4.1.4 Rangkaian Pengujian
4.4.2.2 Alat
dan
Bahan
Yang
digunakan Alat dan bahan yang digunakan : 1)
Modul Panel listrik catu daya 3 (tiga) fasa / 1 (satu) fasa.
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Keluaran tegangan antar phasa & Phasa netral
2)
Sumber tegangan AC modul panel 380 Volt.
3)
Osciloscope.
2. Pada pengujian antar fasa didapat hasil
4) Kabel probe. 4.4.2.3 Langkah Percobaan 1) Mempersiapkan alat
pengukuran : R-S : 363 volt;R-T : 367 volt ; S-T : 368 volt : R-N : 207 volt ;
dan
S-N : 208 volt ; T-N : 210 volt.
bahan yang akan digunakan.
3. Pada
2) Merangkai komponen sesuai dengan gambar pengujian.
pengujian
rangkaian
power
supply DC yang dibuat tegangan
rangkaian
keluaran dan bentuk gelombang yang
3) Menyambungkan supply AC
PLN pada nilai 380 V untuk
tegangan
mencatu daya panel catu daya
sebesar 5 volt DC dan 12 volt DC.
diinginkan sudah sesuai dengan nilai yang
4. Pengujian
listrik.
diinginkan
tegangan
tiga
yaitu fasa
4) Mengkalibrasi oscilloscope.
menggunakan dilakukan dengan beban
5) Menghubungkan kabel probe
motor tiga fasa dengan daya 1,1 KW
dari oscilloscope ke terminal
motor
keluaran rangkaian penyearah
pengukuran arus pada masing- masing
± 5 volt DC.
fasa didapat R : 1,92 A ; S : 2,03 A ; T
DC
±5
oscilloscope
volt
dan
pada
set
kemudian
di
foto
gelombang
keluaranya.
untuk
Sebaiknya dilengkapi dengan alat ukur pada
7) Mencatat hasil pengujian dan
dan
5.2 Saran
volt/div
yang sesuai.
berputar
: 1,89 A.
6) Menguji tegangan positif dan negatif sumber power supply
dapat
panel
catu
daya
listrik
ini
agar
penggunaan dapat maksimal dan tegangan keluaran dapat dilihat pada alat ukur, ini dimaksudkan
agar
lebih
mudah
dalam
pembacaan tegangan keluar untuk masingV.PENUTUP
masing tegangan yang dibuat baik DC atau
5.1 Kesimpulan
AC.
Berdasarkan hasil pengukuran data
DAFTAR PUSTAKA
dan analisa panel listrik yang telah dirancang didapat beberapa kesimpulan diantaranya : 1. Panel catu daya listrik dapat berfungsi sebagaimana mestinya sesuai dengan nilai tegangan masing- masing yang dirancang.
1) Aris munandar Artono, Kuwuhara Susumu. 1997. Teknik Tenaga Listrik .Jakarta : Pradyna Paramita. 2) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik.
Jakarta
Pendidikan Nasional.
:
Departemen
3) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga
Listrik Jilid 2. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. 4) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta :Departemen Pendidikan Nasional.
5) Siswoyo. 2008. Teknik Listrik Industri Jilid
3.
Jakarta
:
Departemen
Pendidikan Nasional. 6) Tohir, Toto, ST., MT. 2010. Analisa
Sistem Tenaga. Politeknik
Negeri
Bandung. 7) Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009. Kiat Penulisan Laporan Ilmiah Untuk Program
Diploma.
Bandung
Politeknik Negeri Bandung.
:
