Alat Ukur Daya Listrik dan Faktor Daya dengan Tampilan Digital

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Permasalahan
Untuk dapat menjalankan perangkat elektronika tersebut dibutuhkan
pasokan listrik. Aliran arus listrik yang ditarik perangkat elektronika dari sumber
digunakan sebagai pemasok energi untuk menggerakkan motor dan rangkaian
listrik yang terdapat di dalamnya. Besar arus listrik yang ditarik oleh perangkat
elektronika pada besar tegangan tertentu biasanya disebut dengan daya listrik.
Besar daya listrik yang dibutuhkan perangkat elektronika berbeda – beda,
tergantung besar arusnya. Sebagai contoh, Penggunaan mesin cuci akan
membutuhkan pasokan daya yang lebih besar jika dibandingkan pasokan daya
listrik yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor pada kipas angin. Ada
beberapa hal yang mempengaruhi kebutuhan pasokan daya listrik pada setiap
perangkat elektronika. Antara lain jumlah motor, jenis kumparan yang terdapat di
dalam motor, dan masih banyak hal lainnya.
Dalam kata lain, perangkat elektronika bisa disebut sebagai beban karena
memiliki sebuah nilai tahanan yang berasal dari kumparan motor atau dari
rangkaian listrik di dalamnya. Ada tiga jenis beban yang dikenal yaitu beban
kapasitif, beban induktif dan beban resistif. Pada umumnya perangkat elektronika
yang digunakan tergolong dalam beban yang bersifat induktif karena komponen
penyusunnya memiliki nilai induktansi yang besar.
Pada penerapannya, sifat dari beban ini selain mempengaruhi besar daya
listrik yang dibutuhkan juga mempengaruhi nilai efisiensinya. Sesuai dengan
kajian teori mengenai daya listrik, daya listrik dibagi menjadi tiga macam, yaitu
daya aktif yang dinyatakan dalam watt (W), daya reaktif yang dinyatakan dalam
volt.ampere.reaktif (VAR), dan daya nyata yang dinyatakan dalam volt.ampere
(VA). Ketiga jenis daya listrik ini biasa dinyatakan dalam segitiga daya dimana
antara daya nyata dan daya aktif akan membentuk sebuah sudut θ. Besar nilai θ
menunjukkan nilai imajiner yang mewakili jenis beban. Jika nilai θ semakin
1
mendekati 900 maka beban terpasang bersifat induktif. Sedangkan jika nilai θ
mendekati – 900 maka beban bersifat kapasitif. Nilai cosinus dari θ ini dalam
rumusan daya listrik disebut dengan faktor daya.
Gambar 1.1. Grafik daerah jenis beban.
Dalam perkembangannya, penyediaan alat ukur daya listrik dan faktor
daya kebanyakan untuk pengawasan beban daya besar, misalnya pada pabrik atau
perusahaan. Alat ukur daya listrik dipasaran terdiri dari dua jenis, yaitu analog dan
digital. Untuk jenis meter digital, hasil pengukuran yang ditampilkan ada
beberapa macam, antara lain daya aktif (W) dan daya reaktif (VAR). Hasil ukur
daya nyata (VA) jarang ditampilkan karena sering tidak diperhitungkan. Ada juga
meter digital yang hanya menampilkan besar faktor daya atau niai cos phi dari
beban saja. Akan tetapi ada juga alat ukur daya listrik yang mengakomodasi
semua hasil pengukuran daya listrik maupun besar faktor dayanya. Namun alat
ukur jenis ini memiliki harga yang sangat tinggi dan sangat sulit didapat di dalam
negeri.
2
Dengan melihat beberapa masalah yang ada, untuk itulah pada tugas akhir
ini akan direalisasikan suatu alat ukur digital untuk menghitung besar konsumsi
daya listrik dan besar faktor daya pada sebuah penampil. Penggunaan alat ukur
yang akan direalisasikan hanya dibatasi pada jaringan satu fase. Hasil pengukuran
daya listrik yang ditampilkan yaitu daya aktif (W), daya reaktif (VAR), dan daya
nyata (VA). alat ukur yang direalisasikan memiliki dimensi yang kecil sehingga
mudah untuk dibawa dan ringkas. Berikut adalah perbandingan alat yang
direalisasikan dengan PQH Combined Meter.
Tabel 1.1. Perbandingan dengan alat yang ada.
Pembanding
Fungsi ukur
daya
PQH Combined Meter[1]
Daya dalam watt dan VAR
Alat yang dirancang /
direalisasikan
Daya dalam watt, VAR, dan
VA
Range ukur nilai 0.00 C ~ 0.50 C ~ 1.00 ~
- 0.5 (kapasitif) ~ 1.00
faktor daya (φ)
Dimensi
0.50 L ~ 0.00 L
100 x 100 x 100 mm
(resistif) ~ 0,5 (induktif)
100 x 60 x 50 mm
Batas arus
0A – 5 A
0A – 5 A
Input tegangan
AC 100V, 220V, 380V
AC 220V
Ralat
0.01
Dibawah 0.05
Harga
Kisaran 1 juta rupiah
Kisaran 400 ribu rupiah
1.2
Tujuan
Merancang dan merealisasikan suatu meter atau alat ukur digital yang
dapat digunakan untuk mengukur besarnya konsumsi daya listrik dan nilai faktor
daya beban alat listrik pada jaringan satu fase.
3
1.3
Spesifikasi Sistem
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang telah dikeluarkan oleh Fakultas
Teknik Jurusan Teknik Elektronika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
dengan nomor 26/I.3/FTEK/IX/2012 dan mengacu pada Surat Keputusan Fakultas
Teknik dengan nomor 01/Kep./B/FT/IV/2008 tentang Kolokium Lanjut Skripsi
Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana, spesifikasi tugas akhir dalam
bentuk perancangan sebagai berikut:
1. Meter dapat mengukur 4 hasil pengukuran yaitu nilai faktor daya, daya
aktif (watt), daya nyata (VA), dan daya reaktif (VAR).
2. Jangkauan faktor daya yang diukur adalah – 0,5 (kapasitif) sampai 0,5
(induktif) sampai 1,00 (resistif).
3. Semua hasil pengukuran ditampilkan sekaligus dimana masing-masing
hasil pengukuran ditampilkan dalam 4 digit.
4. Digunakan untuk pengukuran pada jaringan satu phasa.
5. Bekerja pada frekuensi jala-jala listrik 50 Hz.
6. Arus beban maksimal 5 A (rms).
7. Ralat alat maksimal 5%.
4
1.4
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari lima
bab, yaitu :
1. BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, tujuan, spesifikasi sistem, dan
sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Berisi pembahasan teori – teori penunjang perancangan sistem.
3. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi perancangan sistem yang meliputi perangkat keras maupun
perangkat lunak.
4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Berisi pengujian sistem beserta analisis sebagai pengukur tingkat
keberhasilan sistem terhadap spesifikasi sistem.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran pengembangan sistem.
5