RANCANG BANGUN PANEL CATU DAYA

 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.
: