konverter elektronika daya untuk pemakaian tenaga

PROSIDING 20 13©
Arsitektur
Elektro
Geologi
Mesin
HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK
Perkapalan
Sipil
KONVERTER ELEKTRONIKA DAYA UNTUK PEMAKAIAN
TENAGA LISTRIK PADA BEBAN LISTRIK STATIS
DAN LISTRIK DINAMIS
Muhammad Tola, Baharuddin M. Diah, Rahmat Santosa & Eidil Dhanurmawijaya
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
Jl. Perintis Kemerdekaan Km.10 Tamalanrea – Makassar, 90245
Telp./Fax.: 081342117772 /(0411) 491085
e-mail: [email protected]
Abstrak
Dua bentuk energy listrik yang digunakan yaitu arus searah (dc) dan arus bolak-balik (ac)
banyak dimanfaatkan, tergantung bentuk, besaran dan / atau frekuensi yang diperlukan. Ada
empat konversi yang berbeda antara sumber listrik dc dan ac. Konversi ini dilakukan oleh
sirkuit yang disebut dengan converter daya. Konverter diklasifikasikan sebagai: Konverter
AC-DC (dari satu fasa atau tiga fasa ac ke dc tegangan variable), Konverter AC-AC (dari
satu fasa atau tiga fasa ac ke ac tegangan variable), Konverter DC-DC (dari dc ke dc
tegangan variable) dan Konverter DC-AC (dari dc kebesaran variable dan frekuensi
variabel, satu fasa atau tiga fasa ac).
Kata Kunci: konverter AC-DC, konverter AC-AC, konverter DC-DC, konverter DC-AC,
dynamic electrical load, static electrical load
Abstract
Two forms of electrical energy are the direct current (dc) and alternating current (ac) is
widely used, depending on the shape, size and / or frequency required. There four different
conversion between dc and ac power source. This conversion is done by a circuit called a
power converter. Converters are classified as follows: AC-DC converters: from single phase
or three-phase ac to dc voltage variable; AC-AC Converter: from single phase or threephase ac to ac variable voltage; DC-DC converters: dc to dc voltage from a variable and
DC-AC converters: dc greatness of variables and variable frequency, single phase or three phase ac.
Keywords: AC-DC converter, AC-AC converter, DC-DC converter, DC-AC converter,
electrical dynamic load, static electrical load
PENDAHULUAN
Sumber daya listrik yang terbatas menyebabkan sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir oleh PLN. Hal
inilah yang menyebabkan PLN membuat peluang bagi masyarakat Indonesia yang ingin membantu menambah
daya listrik untuk memperbesar perindustrian daya listrik. Untuk mengefektifkan pemakaian pada beban tenaga
listrik, dapat dilakukan dengan cara memparalelkan jaringan listrik PLN dengan pembangkit listrik baru.
Untuk dapat mengefektifkan pemakaian listrik pada beban, maka harus dilakukan pemakaian konverterkonverter yang efektif.
Tujuan makalah ini adalah untuk melaporkan hasil penelitian rangkaian konverter-konverter yang
mensimulasikan rangkaian koneksi ke jala-jala listrik dengan menggunakan dua buah function generator
sebagai pengganti sumber tegangan AC-nya. Function generator pertama digunakan sebagai pengganti
gelombang masukan pembangkit PLN, sedangkan function generator kedua digunakan sebagai pengganti
gelombang masukan pembangkit baru.
Volume 7 : Desember 2013
Group Teknik Elektro
TE5 - 1
ISBN : 978-979-127255-0-6
Konverter Elektronika Daya Untuk …
Arsitektur
Elektro
Geologi
Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa
Mesin
Perkapalan
Sipil
BAHASAN
Untuk menunjang penelitian ini dibutuhkan peralatan berupa solder, alat ukur (osiloskop, voltmeter, amper
meter, frekuensi meter) dan peralatan mekanis. Selain itu juga dibutuhkan perangkat lunak yang mempunyai
kemampuan untuk membuat desain skematik rangkaian elektronika. Sedangkan bahannya berupa Printed
Circuit Board (PCB) double layer, komponen Transistor Transistor Logic (TTL berisi diode, resistor, kapasitor,
trimpot, dan lainnya), vertinax dan box cover.
Tahap persiapan meliputi pencarian data dan bahan mengenai konverter-konverter dan data mengenai rangkaian
trigger untuk konverter, dilakukan dengan media internet, membaca buku literature dan diskusi.
Pada bagian ini dijelaskan setiap unit converter sebagai bagian dari sistem, yaitu:
Konverter AC/AC
Tegangan, arus dan frekuensi dari suatu system listrik adalah merupakan perbandingan besarnya unsur input
dan besarnya unsur output dari system tersebut. Dalam system tenaga listrik dikenal 2 hal yang digunakan,
antara lain:
1. Sistem arus bolak-balik (AC)
2. Sistem arus searah (DC)
Kedua sistem tersebut di atas dapat dirancang untuk membentuk suatu rancangan yang disebut konverter
AC/AC yang penggunaannya sangat luas dan efektif.
Input Tetap,
Variabel
(AC
)
(AC
)
Output Tetap,
Variabel
Gambar 1. Konverter AC/AC
Konverter AC/DC
Konverter AC/DC secara sederhana memiliki input adalah tegangan arus bolak-balik dan keluarannya adalah
tegangan arus searah yang bias dikontrol.
Input Tetap,
Variabel
(AC
)
(DC
)
Output Tetap,
Variabel
Gambar 2. Konverter AC/DC
Konverter DC/DC
Pada gambar 3 memperlihatkan suatu konverter DC/DC dimana inputnya adalah DC (arus searah) yang bias
tetap atau variabel, Outputnya adalah DC (arus searah) yang bias tetap atau variabel.
Input Tetap,
Variabel
(DC
)
(DC
)
Output Tetap,
Variabel
Gambar 3. Konverter DC/DC
ISBN : 978-979-127255-0-6
Group Teknik Elektro
TE5 - 2
Volume 7 : Desember 2013
PROSIDING 20 13©
Arsitektur
Elektro
Geologi
Mesin
HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK
Perkapalan
Sipil
Konverter DC/AC
Pada gambar 4 memperlihatkan suatu konverter DC/AC (Inverter) dimana inputnya adalah DC yang bias tetap
atau variabel. Demikian pula outputnya adalah AC yang kesemuanya bias tetap dan bias variabel.
Penggunaan konverter DC/AC pada system kelistrikan dapat kita manfaatkan di industri, dan system beban
kelistrikan.
Input Tetap,
Variabel
(DC
)
(AC
)
Output Tetap,
Variabel
Gambar 4. Konverter DC/AC
Penelitian ini melakukan analisis situasi yang bersumber dari lapangan dan literature, dan mendefinisikan
kebutuhan yang harus dipenuhi oleh system yang akan dibangun. Tahap selanjutnya peneliti membuat
perancangan system berdasarkan hasil tahap sebelumnya. Kemudian peneliti menerjemahkan perancangan
sistem ke dalam konsep rancangan alat yang selanjutnya adalah implementasi hasil rancangan dalam bentuk
pembuatan alat.
ANALISA SITUASI
PERANCANGAN
SISTEM
PEMILIHAN
ALAT DAN
BAHAN
KONSEP
RANCANGAN
ALAT
PERANCANGAN
ALAT
PEMBUATAN
ALAT
Gambar 5. Skema Tahap-Tahap Proses Perancangan
HASIL DAN ANALISA
Pada pengujian rangkaian konverter-konverter ini besarnya tegangan pada pembangkit berada pada besaran
nilai yang tertentu, dalam hal ini yang konverter yang dimaksud adalah konverter AC/AC.
Pada penelitian konverter AC/AC diterapkan pada dua jenis beban yaitu beban listrik statis dan beban listrik
dinamis. Beban statis dapat berupa lampu, sedangkan beban dinamis berupa motor listrik. Kedua beban listrik
tersebut dapat dikontrol dengan pengaturan sudut pada terminal gate thyristor.
Pada pengujian rangkaian converter digunakan dengan cara mengatur sudut picuan gate thyristor dengan
menggunakan rangkaian trigger. Beban yang digunakan berupa lampu sebagai static load dan motor ac sebagai
dynamic load. Berikut di bawah ini data hasil penelitian rangkaian converter pada beban listrik statis dan beban
listrik dinamis.
Volume 7 : Desember 2013
Group Teknik Elektro
TE5 - 3
ISBN : 978-979-127255-0-6
Konverter Elektronika Daya Untuk …
Arsitektur
Elektro
Geologi
Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa
Mesin
Perkapalan
Sipil
Gambar 6. Static Load α = 60o
Gambar 7. Static Load α = 90o
Gambar 8. Static Load α = 120o
Gambar 9.Dinamic Load α = 60o
ISBN : 978-979-127255-0-6
Group Teknik Elektro
TE5 - 4
Volume 7 : Desember 2013
PROSIDING 20 13©
Arsitektur
Elektro
Geologi
Mesin
HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK
Perkapalan
Sipil
Gambar 10.Dinamic Load α = 90o
Gambar 11.Dinamic Load α = 120o
Dari data hasil penelitian converter pada beban listrik statis dan dinamis, kita dapat melihat bahwa dengan
menggunakan converter kita dapat mengefisienkan penggunaan listrik. Dengan menggunakan converter kita
dapat mengendalikan besar tegangan dan arus keluaran system sesuai dengan kebutuhan beban sehingga
penggunaan listrik lebih efektif.
Data hasil penelitian diketahui bahwa dengan menggunakan converter kita dapat melakukan pengontrolan besar
tegangan beban baik untuk beban listrik statis maupun dinamis, sehingga selain untuk memperbaiki system
kelistrikan.
SIMPULAN
1. Rangkaian konverter-konverter hasil modifikasi dapat menurunkan atau menaikkan suatu keluaran tertentu
menjadi sesuai dengan yang diinginkan
2. Rangkaian konverter-konverter yang dibuat pada tegangan pembangkit yang sama tidak mengakibatkan
terjadinya kenaikan tegangan melainkan terjadinya kekurangan besar tegangan, hal ini disebabkan karena
pada rangkaian komponen yang digunakan yaitu thyristor.
Volume 7 : Desember 2013
Group Teknik Elektro
TE5 - 5
ISBN : 978-979-127255-0-6
Konverter Elektronika Daya Untuk …
Arsitektur
Elektro
Geologi
Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa
Mesin
Perkapalan
Sipil
DAFTAR PUSTAKA
D. Ding, and R.A. Cooper, 2005, Electric-Powered Wheelchairs, a review of current technology and insight
into future directions, IEEE Control system Magazine, pp. 22-34.
James J. Burke, 1994, Power Distribution Engineering, Marcel Dekker, New York.
John M.Paschal, 2001, EC&M’s Electrical Calculation Handbook, McGrahill. New York,
Katsuhiko Ogata, 1993, Teknik Kontrol Automatik, PenerbitErlangga, Jakarta.
Muh. Harun Rasyid, Power Electronics, Circuit, Devices and Application, Prentice Hall International Inc.
Muh. Sathir, Muchtar, 2005, Perencanaan Pemasangan Kapasitor Bank pada Hypermart GTC Makassar,
Skripsi, Teknik Elektro Unhas.
Ned Mohan,Power Electronics, Converter Application and Design, John Wiley & Son Inc.
ISBN : 978-979-127255-0-6
Group Teknik Elektro
TE5 - 6
Volume 7 : Desember 2013