analisis disain multiwarna tubular lamp terhadap penggunaan

ANALISIS DISAIN MULTIWARNA TUBULAR LAMP TERHADAP PENGGUNAAN
TRANSFORMATOR NEON SIGN
(Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik dan Laboratorium Teknik Tegangan
Tinggi FT-USU)
Faya Efdika Yasseff, Surya Tarmizi Kasim
Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: [email protected], [email protected]
ABSTRAK
Neon Sign Transformator (NST) adalah salah satu jenis trafo yang dapat mengubah tegangan dari 120-347 V
menjadi tegangan tinggi, biasanya berkisar 2 sampai 15 kV dan NST biasanya digunakan untuk lampu hias
yang berjenis Tubular Lamp (TL). Tulisan ini menganalisis pengaruh penggunaan transformator neon sign
dengan menggunakan disain multiwarna tubular lamp dengan menentukan tegangan primer yaitu 220 volt.
Pengoperasian tubular lamp dilakukan dengan gas yang dibantu oleh daya listrik untuk mengeksitasi uap raksa
yang terdapat pada lampu itu. Uap raksa yang tereksitasi itu menghasilkan gelombang cahaya ultra ungu yang
pada selanjutnya menyebabkan lapisan fosfor berpendar dan menghasilkan cahaya kasat mata. Lampu Neon
Sign mampu menghasilkan cahaya secara lebih efisien dari pada lampu pijar. Data hasil pengujian yang didapat
adalah arus primer dan tegangan sekunder, dan untuk beban yang dilakukan pada percobaan ini adalah “ 50 th
Elektro Emas 1965 – 2015”.
Kata Kunci: Transformator Neon Sign, Konsumsi Daya, Tubular Lamp
1.
Pendahuluan
Neon adalah suatu unsure kimia yang memiliki
lambing Ne dan nomor atom 10. Neon termasuk
kelompok gas mulia yang tak berwarna dan
lembam (inert) [1]. Neon Sign adalah lampu
pajangan yang terbuat dari pipa kaca yang telah
diisi dengan gas dan dibentuk dalam bentuk huruf
atau disain dekoratif. Saat tegangan tinggi
dilewatkan melalui gas, pipa menghasilkan cahaya.
Walaupun gas neon adalah gas asli yang digunakan
pada neon sign, beberapa jenis gas lain juga
digunakan[2].
2.
Karakteristik
Sign
Transformator
Neon
Transformator biasanya digunakan untuk
menaikkan tegangan (step up) atau menurunkan
tegangan (step down) sesuai kebutuhan pada
penggunaan aplikasi. Lampu
neon sign
membutuhkan
tegangan
tinggi,
sehingga
transformator step up digunakan untuk menyalakan
lampu neon sign.[4] Trafo memiliki kumparan
primer yang dihubungkan pada inti sedangkan
kumparan sekunder dihubungkan ke beban.
Kumparan sekunder menghasilkan tegangan tinggi
yang berkisar antara 2-15 kV. Tegangan jala-jala
berkisar 120-240 V dan arus keluaran antara 20 mA
hingga 60 mA[3]. Gambar 1 merupakan diagram
listrik transformator neon sign :
Gambar 1
Diagram Listrik Transformator Neon
Sign
Model transformator neon sign ada 3, yaitu :
1. Indoor Open Core and Coil
Inti dan kumparan terbuka tanpa ada penutup
yang melindungi[6].
2. Outdoor-Non-Weatherproof and Self-EnclosedNon-Watherproof
Transformator neon sign yang dirancang untuk
penggunaan di luar ruangan yang dilindungi
dan dibuat dari logam. Trafo ini harus dipasang
dalam pembatas yang akan melindunginya dari
lingkungan luar[6].
3. Indoor Pendant-and Indoor
Transformes
Frame-Mount
Juga disebut sebagai Hangar (“Beer Sign”) dan
Window Frame, unit ini dirancang untuk bisa
digantung ke bingkai logam. Unit-unit ini
hanya digunakan di dalam ruangan saja[6].
Pada dasarnya prinsip kerja dari sebuah
transformator neon sign sama dengan trafo pada
umumnya. Sebuah trafo neon berada pada kisaran
secondary short circuit current atau arus hubung
singkat pada kumparan sekunder[5].
Tegangan rangkaian terbuka (Open Circuit
Voltage) muncul di terminal keluaran transformator
hanya ada bila tabung neon terhubung ke terminal
tersebut. Demikian juga, saat hubung singkat hanya
jika kedua terminal tersebut dihubung singkat
(dalam hal ini tegangan keluaran sama dengan
nol). Namun, ketika beban tabung neon terhubung
di terminal yang sama, tegangan keluaran trafo
akan jatuh di antara nol dan OCV rated. Bahkan,
jika transformator dibebani dengan benar, tegangan
yang akan menjadi sekitar setengah OCV[5].
Diperlukan tegangan OCV yang sangat tinggi
pada transformator neon sign jika sebuah arus
listrik yang mengalir melalui tabung. Jika tegangan
keluaran trafo neon diatur secara ketat, maka akan
cenderung untuk tidak diperbolehkan penurunan
tegangan tabung yang akan memaksa lebih banyak
arus yang melalui tabung. Masalahnya adalah
tabung akan cepat terbakar. Jadi, sebuah trafo neon
dibangun untuk memungkinkan penurunan
tegangan tabung tanpa memaksa arus yang
berlebihan melewati tabung[5].
Pada Instalasi dan pemasangan lampu neon
sign yang kecil dipasang pada kerangka dan
dikawati di toko. Neon sign berukuran besar
dipasang satu persatu dan diletakkan pada
bangunan atau struktur pendukung lainnya dimana
neon sign saling dihubungkan dan dikawati.
Instalasi yang sangat besar membutuhkan
penginstalan
berbulan-bulan[8].
Gambar
2
merupakan salah satu contoh instalasi neon sign :
Gambar 2
3.
Instalasi Neon Sign
Metode Penelitian
Perancangan ini akan dilakukan pada
Laboratorium Konversi Energi Listrik dan
Laboraturium Teknik Tegangan Tinggi Departemen
Teknik Elektro Fakultas Teknik Sumatera Utara.
Waktu
yang
akan
dipergunakan
untuk
melaksanakan penelitian ini yaitu pukul 15.00 –
18.00 WIB.
Metode pengumpulan data dalam suatu
perancangan akan sangat menentukan keberhasilan
dari pengumpulan data ini, oleh karena itu perlu
direncanakan dengan tepat dalam memilih metode
untuk pengumpulan data. Sedangkan metodemetode tersebut adalah sebagai berikut :
1. Metode Dokumentasi
Yang dimaksud metode dokumentasi adalah
cara memperoleh data melalui hal-hal atau variabel
yang berupa catatan, transkrip, buku, surat kabar,
majalah dan lain-lain. Adapun dokumentasi yang
digunakan adalah data-data yang berhubungan
dengan arus, dan tegangan.
2. Metode Observasi
Pengumpulan data dengan observasi langsung
atau dengan pengamatan langsung adalah cara
pengambilan data ke tempat perancangan. Terdapat
dua lokasi penelitian yaitu Laboratorium Konversi
Energi Listrik dan Laboraturium Teknik Tegangan
Tinggi serta mengadakan penelitian mengenai halhal yang perlu dicatat sebagai data.
Langkah-langkah perancangan ini meliputi :
1.
Tahap Persiapan
Tujuan dari tahap persiapan perancangan
adalah untuk mengkoordinasikan agar saat
perancangan dapat berjalan dengan lancar.
Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai
berikut :
a) Mempersiapkan alat dan bahan untuk
perancangan, semua alat dan bahan yang
akan digunakan harus dipersiapkan terlebih
dahulu.
b) Mengkondisikan obyek penelitian. Obyek
perancangan yang dimaksudkan disini adalah
transformator neon sign, lampu neon sign,
dan power supply. Adapun langkah
mengkondisikan obyek penelitian ini
meliputi:
1) Memastikan bahwa transformator neon
sign dan lampu neon sign-nya dapat
beroperasi.
2) Memeriksa
power
supply
dan
Multimeter apakah sudah diatur dengan
benar.
c) Mengkondisikan alat ukur. Alat ukur sebagai
alat pengambil data harus memiliki validitas
yang baik. Untuk mendapatkan validitas yang
baik alat ukur harus diatur sesuai dengan
keadaan seperti skala operasi.
2.
Tahap Pengambilan Data
Tujuan dari tahap ini untuk memperoleh data
penelitian yang meliputi biaya konsumsi dan
besarnya daya pemakaian.
neon sign tergantung oleh seberapa panjang dan
diameter dari tabung neon sign.
Jumlah
daya
yang
dikonsumsi
oleh
transformator neon sign dapat dilihat dari
persamaan dibawah ini :
P = V x I x Pf
Dimana :
P
: Daya (Watt)
V
: Tegangan (Volt)
I
: Arus (Ampere)
Pf
: Faktor daya
2.
Biaya Energi Yang Dikonsumsi
Transformator Neon Sign
Oleh
Dalam pemakaian transformator neon sign
dapat dihitung besar biaya pemakaiannya. Untuk
mengetahui berapa biaya yang diperlukan untuk
pemakaian transformator neon sign per harinya
dapat dilihat pada persamaan dan tabel dibawah
ini[7] :
Rp/day=
Dimana :
Vp
Ip
Rp/day
Rp/kWh
Hrs/day
𝑅𝑝
ℎ𝑟𝑠
𝑉𝑝 𝑥 𝐼𝑝 𝑥 𝑃𝑓 𝑥 (
)𝑥 (
)
𝑑𝑎𝑦
𝐾𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡𝐻𝑟𝑠
1000
: Tegangan Primer (Volt)
: Arus Primer (Ampere)
: Biaya per hari
: Harga per kilowatt
: Waktu pemakaian per hari (jam)
Tabel 1 Tarif Dasar Listrik
Analisis data merupakan bagian penting dalam
penelitian, karena dengan analisis data yang
diperoleh mampu memberikan arti dan makna
untuk memecahkan masalah dan mengambil
kesimpulan penelitian. Dalam penelitian ini teknik
analisis data yang digunakan adalah analisis
matematis untuk mendapatkan hasil penelitian.
Analisis ini adalah mengadakan perhitungan perhitungan berdasarkan rumus yang berlaku.
1.
Konsumsi Energi Listrik Pada Transformator
Neon Sign
Energi yang dikonsumsi oleh sebuah
transfomator neon sign tergantung oleh beban yang
dihubungkan pada trafo tersebut. Beban yang
dipasang pada transformator neon sign berupa
lampu yang biasa dipakai untuk periklanan. Besar
energi yang dikonsumsi oleh sebuah transformator
Tarif listrik yang digunakan adalah golongan
tarif bisnis yaitu sebesar Rp. 1365.52.
Percobaan ini dilakukan di Laboratorium
Konversi Energi Listrik dan Laboraturium Teknik
Tegangan Tinggi Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Sumatera Utara. Peralatanperalatan yang digunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Transformator Neon Sign
Primer
: 110/220 V
Sekunder : 15000 V
f
: 50 Hz
VA
: 450
A
: 4.50 / 2.25
A
: 30 mA
2. Ampermeter
3. Cosφmeter
4. Voltmeter
5. Trafo Tegangan
Primer
: 22000 V
Sekunder : 110 V
f
: 50 Hz
VA
: 50
6. Beban
: Lampu Neon Sign Berbentuk
Tulisan 50 th Elektro Emas 1965 – 2015
4.
4.2 Hasil Perhitungan Tarif Listrik/Jam
Tabel 2 Data Hasil Perhitungan Tarif Listrik/Jam.
Dari Tabel 2 terlihat biaya tertinggi yaitu
sebesar Rp. 456,0837 Rp dan biaya terendah yaitu
sebesar Rp. 401,4629.
4.3
Hasil Perhitungan Tarif Listrik/Hari
Tabel 3 Data hasil perhitungan tarif listrik/hari
Hasil dan Analisis Pengukuran
Berikut hasil pengujian dalam bentuk tabel,
dapat dilihat pada Gambar 2,3 dan 4.
4.1 Hasil Pengujian Konsumsi
Transformator Neon Sign
Daya
Pada
Tabel 1 Data hasil pengujian konsumsi daya
transformator neon sign
Dari Tabel 3 terlihat biaya tertinggi yaitu
sebesar Rp. 10946,0008 dan biaya terendah yaitu
sebesar Rp. 9635,1096
4.5
Dari Tabel 1 terlihat daya tertinggi terhadap
beban yaitu sebesar 0,334 kWh dan daya terendah
terhadap beban yaitu sebesar 0,294 kWH.
Analisis Data
Setelah dilakukan perhitungan, maka diperoleh
hasil perhitungan konsumsi daya transformator
neon sign, tarif listrik/jam dan tarif listrik/hari yang
ditunjukkan pada Tabel 1,2 dan 3.
Berikut hasil pengujian dalam bentuk grafik,
dapat dilihat pada Gambar 3,4 dan 5.
5.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan
sebagai berikut :
Gambar 3
Grafik Hasil Perhitungan Konsumsi
Daya Transformator Neon Sign.
Pada Gambar 3 terlihat daya terendah dengan
panjang 120 cm yaitu sebesar 0,294 kWh dan daya
tertinggi dengan panjang 770 cm yaitu sebesar
0,334 kWh.
1. Hasil percobaan yang dilakukan adalah
mengetahui daya yang dikonsumsi oleh sebuah
transformator neon sign saat beroperasi. Daya
yang dikonsumsi untuk beban “ 50 th Elektro
Emas 1965 – 2015 “ adalah sebesar 333 , 740
W.
2. Untuk beban “ 50 th Elektro Emas 1965 – 2015
“ transformator neon sign mengkonsumsi
energi sebesar 0,334 kWh
3. Dengan tarif yang telah ditentukan oleh PLN
(Rp/kWh), maka tarif konsumsi untuk beban “
50 th Elektro Emas 1965 – 2015 “ adalah Rp.
456.08 / jam dan Rp. 10946 / hari.
4. Percobaan yang digunakan dengan tegangan
konstan 220 volt dan menggunakan warna yang
berbeda beda.
6.
Referensi
[1].
Ariawan, Putu Rusdi. 2010. Sifat Dan
Manfaat Gas Neon. Paper. Bali : Fakultas
Teknik Udayana.
Davs, Paul.”How Products Are Made,
Volume2”.
http://www.madehow.com/Volume-2/NeonSign.html,2012
Dorr, Telford. “Determaining Proper Loading
for Neon Sign Transformer”.
http://www.iaci.org/magazine/2000/01/deter
mining-proper-loading-for-neon-signtransformer/,2009
Fembriyanti,
Risma.
“Induksi
Elektromagnetik”.
http://fembrisma.wordpress.com/science/indu
ksi-elektromagnetik/
Peter B. Horsley. 1986. Illustrated Handbook
For Designing,Selling & Manufacturing
Neon Signs. Calgary, Alberta, Canada : 1199200 Blackfoot Trail S.E
Sdn, Bhd. “Neon Transformer Q & A”.
http://www.neonlightning.com/articles/neon%20transformer%
20FAQ.html, 2000
Fetzer, Scott Company. “France Power
Solution for Lighting”.
http://www.franceformer.com/productsneon/FAQ/NeonFAQ.html
Wikipedia, “Neon_Sign Transformer”.
http://en.wikipedia.org/wiki/Neonsign_transformer,2011
[2].
Gambar 4
Grafik Hasil
Listrik/Jam.
Perhitungan
Tarif
Pada Gambar 4 terlihat biaya terendah terjadi
pada daya 0,294 kWh yaitu sebesar Rp. 401,4269
dan biaya tertinggi terjadi pada daya 0,334 kWh
yaitu sebesar Rp. 456,0837.
[3].
[4].
[5].
[6].
Gambar 5
Grafik Hasil
Listrik/Hari.
Perhitungan
Tarif
Pada Gambar 5 terlihat biaya terendah terjadi
pada beban “Emas” yaitu sebesar Rp. 9635,1096
dan biaya tertinggi terjadi pada beban “50 th
Elektro Emas 1965-2015” kWH yaitu sebesar Rp.
10946,0088.
[7].
[8].