Perencanaan dan Pembuatan Simulasi Alat Pembangkit Tegangan

Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 ISSN: 2088-4591
Perencanaan dan Pembuatan Simulasi Alat Pembangkit Tegangan Impuls
Maksimum 150 kV Sebagai Alat Bantu Pengujian Bahan Isolator
Sukaryono1), Eva Kurnia2)
1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Panca Marga
2)
Dosen Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Panca Marga
Jl. Yos Sudarso 107 Pabean Dringu Probolinggo 67271
Terima Naskah
Terima Revisi
: 22 Mei 2014
: 01 Oktober 2014
ABSTRAK
Penelitian ini merencanakan dan membuat sebuah peralatan simulasi bahan isolator, peralatan
simulasi pengujian yang sederhana, murah dan praktis guna memberikan gambaran yang lebih jelas
secara fisik adanya perbedaan kekuatan “ electric “ bahan isolator tersebut.
Dalam pengujian tegangan impuls maximum 150 kV ini diperlukan dua buah sinyal input yaitu
sinyal trigger dan power supply DC yang dhubungkan kesisi tegangan rendah trafo Flyback. Sedangkan
pada sisi tegangan tinggi menghasilkan output tegangan tinggi menghasilkan output tegangan DC impuls.
Tegangan DC impuls inilah yang digunakan untuk pengujian bahan isolator.
Alat simulasi pengujian asilator ini menggunakan input tegangan rendah dari jala – jala tegangan
PLN yaitu 220 V AC, dan secara sistem rangkaian akan diubah menjadi signal output Vdc menggunakan
rangkaian power supply. Selain itu konsumsi daya yang diperlukan tidak lebih dari 100 VA sesuai dengan
spesifikasi kemampuan alat. Dengan tegangan tinggi yang dihasilkan peralatan ini kita dapat menguji
kemampuan daya tembus tegangan pada bahan isolator
Kata kunci: Simulasi, Pembangkit Tegangan Impuls, Isolator ABSTRACT This research plan and making a piece of equipment simulation an insulating material , equipment
simulation tests simple , cheap and practical to paints a clearer physically differences in power of
“electric” an insulating material.
In testing voltage impulses maximum 150 KV are required the two input signals the signal trigger
and DC power supply that dhubungkan kesisi low voltage flyback a transformer .While with high voltage
produces output high voltage produces output voltage dc impulses .Dc impulses voltage this is used for
testing an insulating material
Simulation testing asilator it uses input voltage lower than line to line power voltage pln is 220 V
AC, and in series system of will be renamed signal output vdc use a series of power supply.In addition
consumption the power required no more than 100 VA according to the specifications the ability
instrument. With high voltage produced the equipment is we can test capability of translucent the tension
in an insulating material
Key words: simulation , impulses power source, insulator
PENDAHULUAN
Seiring dengan pesatnya perkembangan
teknologi saat ini, maka teknik dan peralatan –
peralatan yang diciptakan oleh manusia semakin
canggih, praktis dan semakin modern, khususnya
dalam perkembangan teknologi digital yang
48 sebagian besar memudahkan manusia untuk
pemenuhan kebutuhan dan alat bantu pengujian
teori – teori dari ilmu pengetahuan. Sebagai
contoh, photoscan didalam bidang kedokteran,
semakin menjadi serba instant dan praktis. Contoh
lain adalah thermometer digital ataupun neraca
digital yang banyak digunakan sebagai alat bantu
ISSN: 2088-4591
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014
kerja maupun pembuktian dan pengujian teori –
teori yang ada. Lain halnya dengan bidang “
electric power “ / daya kelistrikan yang kurang
begitu cepat perkembangannya dalam peralatan –
peralatan bantu pengujian, yang menjadikan
kurang bisa diperagakan atau disimulasikan di
dunia pendidikan sejak dasar.
Sebagai contoh nyata: pelajaran tingkat
dasar sudah terdidik dan meyakini secara faham
benar adanya perbedaan temperature lebur suatu
benda padat yang semula diyakini sangat tahan
terhadap perubahan bentuk dan masa sudah dapat
memperkirakan skala besarnya. Contoh lain yang
agak bertolak belakang dengan teori yang harusnya
mereka pahami adalah masalah kemampuan
isolator – isolator daya listrik. Hal tersebut
diharapkan simulasi pengujian isolator – isolator
daya listrik berbiaya mahal dan mensatukan
peralatan besar yang tentunya sangat mahal.
Dalam penyelesaian tugas akhir ini kami
merencanakan dan membuat sebuah peralatan
simulasi bahan isolator, peralatan simulasi
pengujian yang sederhana, murah dan praktis guna
memberikan gambaran yang lebih jelas secara fisik
adanya perbedaan kekuatan “ electric “ bahan
isolator tersebut.
Dalam
pengujian
tegangan
impuls
maximum 150 kV ini diperlukan dua buah sinyal
input yaitu sinyal trigger dan power supply DC
yang dhubungkan kesisi tegangan rendah trafo
Flyback. Sedangkan pada sisi tegangan tinggi
menghasilkan
output
tegangan
tinggi
menghasilkan output tegangan DC impuls.
Tegangan DC impuls inilah yang digunakan untuk
pengujian bahan isolator.
Alat simulasi pengujian asilator ini
menggunakan input tegangan rendah dari jala –
jala tegangan PLN yaitu 220 V AC, dan secara
sistem rangkaian akan diubah menjadi signal
output Vdc menggunakan rangkaian power supply.
Selain itu konsumsi daya yang diperlukan tidak
lebih dari 100 VA sesuai dengan spesifikasi
kemampuan alat.
Alat ini mempunyai keuntungan, disamping
terdiri dari rangkaian yang sederhana, mudah dan
murah, alat ini akan sangat berguna dalam
pengujian isolator.
Rumusan masalah dalam skripsi ini agar
mendapat hasil pengujian dan mengetahui sumber
dari kekurangan.
Untuk itu kami buat rumusan masalah sebagai
berikut :
1.
2.
3.
4.
Apakah penggunaan trafo tegangan tinggi
dapat berpengaruh terhadap tegangan impuls
yang dihasilkan.
Apakah hasil ketelitian dari pengujian bahan
isolator dapat 100 %.
Apakah sinyal trigger berpengaruh terhadap
tegangan impuls yang dihasilkan.
Apakah tegangan impuls dapat menguji bahan
isolator.
Tegangan Tinggi Impuls
Tegangan impuls diperlukan dalam
pengujian tegangan tinggi untuk mensimulasikan
terpaan listrik akibat tegangan lebih untuk meneliti
mekanisme tembus. Umumnya tegangan impuls
dibangkitkan
dengan
merangkai
kapasitor
tegangan tinggi pada suatu rangkaian diode dan
kapasitor, untuk itu sering digunakan rangkaian
pengali tegangan.
Nilai puncak dari tegangan impuls dapat
ditentukan dengan bantuan sela ukur atau
,tegangan impuls yang terpenting adalah osiloskop
sinar katoda yang memungkinkan penentuan nilai
– nilai sesaat melalui pembagi tegangan. Kadang –
kadang digunakan pengubah analog digital untuk
menggantikan osiloskop.
Parameter – parameter Tegangan Impuls
Dalam teknologi tegangan tinggi, suatu
pulsa tegangan polaritas tunggal dikatakan sebagai
impuls. Dalam gambar 1 ditunjukan 3 contoh
penting yang disertai parameter – paramater :
Keterangan :
U
Td
S
= Tegangan tembus
= Waktu paruh
= Kecuraman
Gambar 1. Contoh Tegangan Impuls
a.
b.
c.
Tegangan impuls persegi
Tegangan impuls bentuk gergaji
Tegangan impuls eksponensial ganda
Ketergantungan terhadap waktu maupun
tempo tegangan impuls tergantung pada cara
pembangkitannya. Untuk percobaan dasar sering
digunakan tegangan impuls persegi melonjak
hingga nilai yang hampir konstan, maupun
tegangan impuls berbentuk gergaji yang yang
49
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 dicirikan selinier mungkin hingga terjadi tembus
dan digambarkan dengan kecuraman S.
ISSN: 2088-4591
Discharge tetap melalui Rb saja , T2 = 0, 671 Rb
.C
Frekuensi : f = 1,4 / (Ra + Rb ) . C
Duty cycle : D = Rb / Ra + Rb
Dengan konfigurasi ini duty cycle dapat
bervariasi dari 5 % sampai 95 % dengan mudah.
Keterangan :
Tr = Waktu Puncak
Th = Waktu paruh
U = Tegangan tembus
Gambar 2 Parameter Tegangan Uji Impuls
Standart Tegangan Impuls Petir.
Astbil Multivibrator dengan IC 555
Astabil Multivibrator dengan IC 555 adalah
rangkaian penghasil sinyal berupa gelombang
square.
Rangkaian
Astabil
Multivibrator
menggunakan IC 555 dan beberapa komponen
tambahan berupa resistor dan kapasitor. Resistor
Ra dan Rb serta kapasitor C digunakan untuk
menentukan lebar gelombang square yang
dihasilkan.
Gambar 4 Rangkaian Duty Cycle
Rangkaian Pembagi Tegangan
Adalah rangkaian yang dapat digunakan
untuk menurunkan tegangan untuk menyesuaikan
dengan tegangan yang dibutuhkan rangkaian
berikutnya. Prinsip dasar dari rangkaian ini adalah
rangkaian Thevenin ,sehingga tegangan sumber
kita turunkan dengan rumus sebagai berikut.
RB
Vout =
Vin
RA + RB
Dimana V out tersebut adalah tegangan drop pada
Gambar 3 Rangkaian Astabil
Multivibrator dengan IC 555
Duty Cycle Astabil
Dengan rangkaian astabil sebelumnya , sulit
dibuat osilator dengan duty cycle 50 % karena
waktu konstan pengisian kapasitor tidak sama
dengan pembuangannya. Dengan modifikasi
sedikit , yaitu dengan menambahkan diode duty
cycle dapat divariasikan lebih mudah . Gambar 7 .
menunjukkan rangkaian ini . dengan pengaruh t1
dan t2 , pengisian kapasitor hanya melalui Ra ,
T1 = 0,671 Ra . C
50 Gambar 5 Rangkaian Pembagi Tegangan
I RA
I RB
Ia
= VA
= VB
= Ib =I
ISSN: 2088-4591
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014
Vin
= V A + VB
= I (Ra + Rb )
Rangkaian Switching Transisitor
Adalah rangkaian transistor yang berfungsi
memutuskan atau menghubungkan arus beban
yang besar. Transistor switching ini dikerjakan
pada daerah cut off dan saturasi.
Pada tegangan input ketika tegangan input
V in sama dengan nol maka transistor cut off
sehingga tegangan Kolektor – Emitor ( Vce ) sama
dengan
( Vcc ) apabila tengan input ( V in )
besar ( saturasi ) maka transistor ( On ) atau
saturasi sehingga arus kolektor ( Ic ) akan
maksimum ( IC sat ).
Daerah kerja dari transistor sebagai switching
dapat dilihat sebagai berikut :
Transistor ini harus dapat beroperasi dengan
baik pada frekuensi 10 kHz untuk itu sesuai
dengan data book maka dipilih transistor type D
313 untuk driver horizontal ini.
Gambar 7 Driver Rangkaian Trigger.
Pada kondisi ini transistor bekerja pada
kondisi aktif. Hal ini menimbulkan penurunan
tegangan sebesar ICRC pada tahanan kolektor RC,
sehingga tegangan kolektor – emitor VCE menjadi :
VCE = VCC – ICRC
Karena kita akan menghitung besarnya arus
kolektor IC, maka persamaan menjadi
ICRC = VCC – VCE
Gambar 6 Rangkaian Swicthing Transistor
Rangkaian Penyearah
Rangkaian penyearah yang digunakan
adalah rangkaian penyearah gelombang penuh,
karena dengan penyearah gelombang penuh
effisiensinya lebih tinggi dibandingkan penyearah
setengah gelombang. Dalam perancangan dan
pembuatan pembangkit tegangan tinggi ini
diperlukan dua buah sinyal input, yaitu trigger dan
power supply DC yang dihubungkan ke sisi
tegangan rendah trafo tegangan tinggi. Sedangkan
pada sisi tegangan tinggi menghasilkan out put
tegangan dc pulsa periodik. Tegangan keluaran
inilah yang digunakan sebagai tegangan tinggi
pengujian isolator.
Driver Horisontal
Rangkaian driver ini, disampingkan untuk
matching impedansi antara output astabil
multivibrator ( IC 555 ) dengan input rangkaian
switching, juga untuk menguatkan arus agar dapat
menggerakkan transformator tegangan tinggi ( flay
back ).
Rangkaian driver ini menggunakan sebuah
transistor dimana arus dapat dilewati arus yang
cukup untuk menggerakkan rangkaian switching
dengan arus input yang kecil sesuai dengan arus
output astabil multivibrator ( IC 555 ).
Sehingga arus basis bisa dihitung, dimana
ßdc dapat ditentukan dari lembar data transisitor :
IC
IB =
βdc
Trafo Frekuensi Tinggi ( HDT )
HDT ( Horisontal Drive Transformer ) ini
digunakan untuk meredam tegangan output dari
driver sehingga diperoleh arus yang cukup untuk
mengerjakan rangkaian cwitching. Selain itu juga
untuk mengubah amplitudo pulsa dan juga
mengkopel tahap yang berurutan dari penguat
pulsa.
Trafo frekuensi tinggi ini yang digunakan
pada rangkaian ini adalah tranformator type TO025-TA, dimana transformator ini merupakan
transformator yang dipakai pada rangkaian
horizontal monitor tv / crt sehingga dapat bekerja
pada frekuensi tinggi.
Transformator Tegangan Tinggi
Untuk transformator tegangan tinggi ini
kami menggunakan transformator pembangkit
tegangan tinggi pada televisi ( flayback ) yang
akan dipakai adalah jenis type 1-439-303-31 (
SONNY ). Pada type ini sudah terdapat rangkaian
pengganda tegangan ( Voltage Doubler )
51
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 ISSN: 2088-4591
didalamnya, sehingga trafo ( Flayback ) ini dapat
menghasilkan tegangan dalam orde kilo volt.
METODE PENELITIAN
Dalam menyelesaikan laporan perencanaan
dan pembuatan simulasi alat pembangkit tegangan
impuls 150 kV menggunakan metode antara lain :
- Studi literatur.
- Menentukan komponen dan spesifikasi alat.
- Perencanaan alat pembangkit tegangan impuls.
- Pengujian alat pembangkit tegangan impuls.
Studi yang diambil untuk melakukan
perencanaan dan pembuatan pembangkit tegangan
impuls yaitu :
- Prinsip kerja Astabil Multivibrator dengan IC
NE555.
- Prinsip kerja keseluruan dari rangkaian.
- Ketentuan isolator yang akan diuji.
Adapun sumber – sumber yang digunakan
dalam penyusunan laporan skripsi tersebut adalah
yaitu :
- Buku panduan Tegangan Tinggi Impuls.
- Browsing internet.
Penentuan Komponen dan Spesifikasi
Power Supply yang digunakan menginput
rangkaian oscilator, rangkaian switching, trafo
flyback.
- Rangkaian oscilator penghasil tegangan pulsa
triger.
- Rangkaian switching menghubungkan 18
dan
memutuskan arus dengan muatan besar.
- Trafo tegangan tinggi penghasil tegangan dc
yang tinggi.
Berikut ini adalah gambar diagram blok alat
pembangkit tegangan impuls maksimum 150 kV
Gambar 8 Blok diagram sistem pembangkitan
tegangan tinggi impuls 150 kV
Berikut ini gambar
kerja rangkaian
pembangkit pulsa trigger dengan IC Ne 555 dan
signal output yang dihasilkan.
Gambar 9 Prinsip kerja rangkaian secara blok
diagram
Berikut ini gambar kerja rangkaian Rangkaian
oscilator
52 ISSN: 2088-4591
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014
output tegangan DC impuls 150 KV ini yaitu
dengan cara mengatur harga tegangan dari power
supply.
Diagram blok system pembangkitan tegangan
tinggi impuls 150 kV dapat dilihat pada Gambar
12 dibawah ini :
Gambar 10 Astabil Multivibrator dengan IC-555
Berikut ini gambar kerja rangkaian rangkaian
driver horizontal
Gambar 11 Rangkaian Driver Horisontal
Perencanaan dan Pembuatan Alat
Pada alat pengujian tegangan impuls
maksimal 150 kV ini memerlukan suatu rangkaian
penghasil pulsa trigger dengan frekuensi 10 kHz
sesuai dengan frekuensi punggung tegangan
impuls. Hal ini dimaksudkan agar karakteristik
tegangan impuls yang dihasilkan sesuai dengan
tegangan impuls petir yang biasa dipakai untuk
keperluan rangkaian power supply.
Kedua rangkaian
diatas dimodulasikan
dengan rangkaian switching sehingga diperoleh
suatu sinyal trigger dengan frekuensi dan
amplitude yang sesuai untuk meggerakkan trafo
flayback ( tegangan tinggi ), agar menghasilkan
Gambar 12 Blok diagram sistem pembangkitan
tegangan tinggi impuls 150 kV
Diagram blok system pembangkitan
tegangan tinggi impuls 150 kV ini, mempunyai
bagian – bagian yaitu :
‐ Power Supply DC 12 V dan Power Supply DC
50 V menggunakan trafo daya tegangan
rendah 220 VAC ke 12 V dc dan 220 V AC ke
50 V dc.
‐ Astabil Multivibrator menggunakan IC 555
dengan frekuensi 10 kHz.
‐ Regulator Driver Horisontal, driver horizontal
yang berpengaturan arus.
‐ Rangkaian Switching sebagai pulsa keluaran
inputan trafo tegangan tinggi.
‐ Trafo frekuensi tegangan tinggi digunakan
trafo flyback.
Sedang rangkaian power supply DC ini
merupakan rangkaian penyearah gelombang
penuh, dimana rangkaian ini mempunyai bagian –
bagian, yaitu :
‐ Trafo daya 1 dan 5 Ampere.
‐ Rangkaian penyearah.
‐ Capasitor Filter.
Rangkaian Alat Simulasi Pengujian Isolator
Rangkaian alat simulasi pengujian isolator
menggunakan rangkaian – rankaian elektronik
yang terdiri dari: rangkaian power supply,
rangkaian pembangkit pulsa (osilator), rangkaian
konrol pencatuan trafo tegangan tinggi.
1. Rangkaian pembangkit pulsa (osilator),
berupa rangkaian pembangkit pulsa dengan
frekuensi sampai dengan 10 kHz. Rangkaian
53
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 ini dirancang dengan menggunakan rangkaian
IC 555 yang sudah umum digunakan sebagai
rangkaian pembangkit pulsa (osilator)
Rangkaian penyearah, berupa rangkaian catu
daya searah dengan tegangan keluaran yang
ditapping, power supply 12V dan power
supply 50V. Rangkaian penyearah yang
digunakan adalah rangkaian penyearah
gelombang penuh, karena dengan penyearah
gelombang penuh effisiensinya lebih tinggi
dibandingkan penyearah setengah gelombang.
Rangkaian kemudi (driver) transistor, berupa
rangkaian kemudi sebagai input rangkaian
switching impedansi antara output rangkaian
pembangkit pulsa dengan input rangkaian
switching transistor.
Rangkaian switching, berupa rangkaian
switching transistor untuk pembangkitkan
daya osilasi yang tinggi sebagai inputan bagi
flyback.
Flyback, berfungsi untuk menaikkan tegangan
inputan.
2.
3.
4.
5.
Diagram Blok Rangkaian Alat Simulasi
Pengujian Isolator.
Blok diagram rangkaian alat simulasi
pengujian isolator diperlihatkan pada 13.
ISSN: 2088-4591
Gambar 14 Prinsip kerja rangkaian secara blok
diagram
Prinsip kerja rangkaian pada Gambar 4.3.
adalah dari rangkaian pembangkit pulsa (Astabil
Multivibrator dengan IC 555) membangkitkan
gelombang pulsa dengan frekuensi yang telah
ditentukan 10 kHz dan amplitudo tegangan 12
Volt. Pulsa tersebut dikemudikan oleh driver
transistor. Hasil pengemudian dari driver tersebut
dipertemukan dengan catu daya searah (tapping)
hasil penyearah yang difilter untuk kemudian
diswicthing oleh transisitor ke inputan trafo
flyback untuk penaikan tegangan. Keluaran dari
trafo flyback tersebut merupakan catu tegangan
tinggi pulsa.
Langkah – langkah Pada Perancangan dan
Pembuatan Pada Masing – masing Rangkaian
Rangkaian Osilator
- Melakukan perhitungan frekuensi osilator yang
mengacu pada perhitungan komponen yang akan
digunakan pada rangkaian.
- Merangkai komponen rangkaian osilator.
Gambar 13 Blok diagram rangkaian simulasi
pengujian isolator
Sedangkan untuk prinsip kerja rangkaian
diperlihatkan pada Gambar 14.
Rangkaian Switching Transistor
- Melakukan perhitungan – perhitungan yang
mengacu pada pemakaian komponen yang akan
digunakan pada rangkaian switching transistor.
- Merangkai komponen rangkaian switching
transistor..
Trafo Flyback
- Meliputi pemeilihan jenis trafo flyback yang
akan digunakan untuk menaikkan tegangan
input, sehingga didapat output tegangan tinggi
pulsa yang diinginkan.
54 ISSN: 2088-4591
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014
- Memakai trafo flyback dengan output rangkaian
switching.
Pengujian Alat
Untuk pengujian pembangkit tegangan
tinggi pulsa periodik diperlukan peralatan :
1. Voltmeter, 1 buah
2. Multimeter digital, 1 buah
3. Kabel secukupnya.
Astabil Multivibrator dengan IC 555
Adalah rangkaian yang menghasilkan
gelombang persegi, karena rangkaian multivibrator
ini mudah dibuatnya, murah dan gelombang
outputnya relative baik. Gelombang persegi pada
rangkain ini mempunyai frekuensi keluaran 10
kHz. Pada gambar dibawah adalah rencana
rangkaian astabil multivibrator dengan IC 555
yang akan dibuat, dimana untuk memilih frekuensi
tersebut ditentukan oleh nilai RA, RB, dan RC.
Rangkaian driver ini menggunakan sebuah
transistor dimana arus dapat dilewati arus yang
cukup untuk menggerakkan rangkaian switching
dengan arus input yang kecil sesuai dengan arus
output astabil multivibrator ( IC 555 ).
Gambar 16 Driver Rangkaian Trigger
Rangkaian Swicthing
Pada rangkaian ini berfungsi untuk
membangkitkan daya osilasi yang tinggi, karena
tegangan Kolektor – Emitor ( Vce ) saat transisitor
switching off adalah besar sekali, untuk itu dipilih
transisitor type 2SD1885. Data dari book type ini
mempunyai nilai Vce maksimum sebesar 600 V,
sehingga dengan nilai Vce tersebut akan mampu
bekerja pada saat transistor switching off yang
mana pada keadaan ini harga tegangan Vce besar
sekali.
Gambar 15 Astabil Multivibrator dengan IC 555
Untuk memudahkan Astabil Multivibrator
pada frekuensi yang tepat maka resistor RA
tersebut diganti dengan variable resistor dengan
nilai 10 Ω, yang akan disetting sehingga
memperoleh nilai resistor RA tepat pada nilai 8.800
Ω dengan bantuan ohm meter.
Driver Horisontal
Rangkaian driver ini, disampingkan untuk
matching impedansi antara output astabil
multivibrator ( IC 555 ) dengan input rangkaian
switching, juga untuk menguatkan arus agar dapat
menggerakkan transformator tegangan tinggi ( flay
back ).
Gambar 17 Rangkaian Switching Transistor
Transformator Tegangan Tinggi
Untuk transformator tegangan tinggi ini
kami menggunakan transformator pembangkit
tegangan tinggi pada televisi ( flayback ) yang
akan dipakai adalah jenis type 1-439-303-31 (
SONNY ). Pada type ini sudah terdapat rangkaian
pengganda tegangan ( Voltage Doubler )
didalamnya, sehingga trafo ( Flayback ) ini dapat
menghasilkan tegangan dalam orde kilo volt.
Untuk type ini dengan menggunakan kaki
no. 9 dan no. 10 sebagai input dari flayback sedang
untuk ground adalah no. 8. Bisa juga digunakan
55
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 ISSN: 2088-4591
kaki no. 7 dan no. 11 sebagai inputnya dan kaki
no. 8 sebagai ground.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Switching Transistor (Transisitor sebagai
saklar)
Dalam pembangkit tegangan tinggi pulsa
dengan frekuensi variabel, diperlukan peralatan
”switching”. Peralatan switching untuk aplikasi
eloktronika biasanya menggunakan transisitor.
Cara kerjanya mirip dengan saklar mekanik yaitu
buka dan tutup. Saat mekanik membuka maka
tidak ada arus mengalir, tetapi saat tertutup maka
arus akan mengalir menuju beban. Rangkaian
switching diperlihatkan pada Gambar 5.5.
Gambar 18 Transistor sebagai saklar dari hasil
perhitungan
Pada untuk televisi biasanya memakai
transistor jenis 2SD1885. Bila transistor jenis ini
akan dipakai sebagai switching rangkaian ini
maka harus disesuaikan dengan perhitungan
rancangan dan lembar data yang ada.
0,334 A
5
βdc
(dari data maksimum = 1 A)
minimum
Tegangan
inputan
Vin
menghasilkan kejenuhan, tegangan basis emitor
VBE dari lembar data = 1,5 jadi
Vin = IB(sat).RB+VBE
= 0,334.10 + 1,5
= 4,84 Volt
Maka jenis transistor 2 SD 1885 bisa
digunakan pada rangkaian switching transistor ini
karena kesesuaian rancangan rangkaian dengan
lembar data transistor.
56 Gambar 19 Grafik titik kerja transistor switching
dari hasil perhitungan
Dari Gambar 19 terlihat arus jenuh kolektor
IC(sat) yang dipertemukan dengan tegangan catu
VCC memotong kurva arus jenuh basis. Titik
temunya merupakan titik jenuh yaitu pada 4,84 V
Disipasi daya transistor ini dapat dicari dengan
rumus
PD = VCE . IC + VBE
= 0,334.10 + 1,5
= 4,84 V
Sehingga temperatur kotak transistor ini
dapat dihitung, dimana setelah disipasi daya PD
diketahui, temperatur ambien pada 750C, tahanan
termal kotak dengan penyalur panas θCS diketahui
dari data yaitu 0,50C, maka besar temperatur
kotak,
TC = 75 + 8,35(0,5 + 1,5) = 91,70C
Batas daya maksimum transistor dapat
diketahui dari lengkung reduksi pada Grafik 5.6.
Dari grafik tersebut terlihat bahwa batas daya
transistor pada temperatur ambien adalah 32,5 W.
Gambar 20 Kurva reduksi pada temperatur
ambien
ISSN: 2088-4591
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014
Dari hasil pengujian tegangan impuls didapat tabel sebagai berikut :
Tabel 1 Pengujian Bahan Isolator dengan Tegangan Impuls
NO
JENIS
TEGANGAN
ISOLATOR
IMPULS
TINGGI
KETEBALAN
JARAK
ISOLATOR
ISOLATOR
PENGUJIAN
( cm )
( mm )
( cm )
80
1.
2.
3.
4.
Keramik Lokal
Plastik Lokal
Keramik Lokal
Keramik (
Tender PLN )
100
HASIL PENGUJIAN
Flashover & Breakdown
2
3,4
1,5
Flashover & Breakdown
120
Flashover & Breakdown
80
Flashover
100
2
9
1,5
Flashover & Breakdown
120
Flashover & Breakdown
80
Flashover & Breakdown
100
2
5
1,5
Flashover & Breakdown
120
Flashover & Breakdown
80
tidak ada (Flashover & Breakdown)
100
2
10,5
tidak ada (Flashover & Breakdown)
49
120
Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada isolator keramik lokal dengan tegangan
impuls 80kV, 100kV, 120kV dengan tinggi
isolator 2 cm, ketebalan 3,4mm dan jarak
pengujian 1,5cm didapat hasil pengujian
flashover (terjadinya bunga api) karena tinggi
isolator yang 2cm dan breakdown (tegangan
tembus) berarti isolator tersebut dengan
tegangan 80kV sudah breakdown.
2. Pada isolator plastik lokal dengan tegangan
impuls 80kV, 100kV, 120kV dengan tinggi
isolator 2 cm, ketebalan 9mm dan jarak
pengujian 1,5cm didapat hasil pengujian
flashover (terjadinya bunga api) karena tinggi
isolator yang 2cm pada tegangan 80kV dan
breakdown (tegangan tembus) pada tegangan
100kV dan 120kV sehingga disimpulkan
diatas 100kV isolator tersebut sudah tembus.
3. Pada isolator keramik lokal dengan tegangan
impuls 80kV, 100kV, 120kV dengan tinggi
isolator 2 cm, ketebalan 5mm dan jarak
pengujian 1,5cm didapat hasil pengujian
flashover (terjadinya bunga api) karena tinggi
isolator yang 2cm dan breakdown (tegangan
tembus) berarti isolator tersebut dengan
tegangan 80kV sudah breakdown.
1,5
tidak ada (Flashover & Breakdown)
4.
Pada isolator keramik standart PLN dengan
tegangan impuls 80kV, 100kV, 120kV
dengan tinggi isolator 2 cm,
ketebalan
10,5mm dan jarak pengujian 1,5cm didapat
hasil pengujian flashover (terjadinya bunga
api) karena tinggi isolator yang 2cm dan tidak
breakdown (tegangan tembus) karena
ketebalan dan jenis keramik tersebut.
SIMPULAN
1. Pembangkit tegangan tinggi ini dapat dilakukan
dengan trafo tegangan tinggi (flayback) yang di
eksitasi dengan sinyal trigger dan supply DC.
2. Ketelitian pada pengukuran ini tidak bisa
100%, hal ini disebabkan karena pengukuran
yang selalu dipakai bersama rangkaian lain
sehingga ketelitian manjadi kurang.
3. Dengan tegangan tinggi yang dihasilkan
peralatan ini kita dapat menguji kemampuan
daya tembus tegangan pada bahan isolator.
4. Dengan tegangan impuls yang dihasilkan kita
dapat menguji bahan isolator.
57
Vol. 4 No. 2 Edisi Nopember 2014 DAFTAR PUSTAKA
[1]. Arismunandar, Artono, 1983, Teknik
Tegangan Tinggi, ITB, Bandung
[2]. Arismunandar, Artono, 1975, Teknik
Tegangan Tinggi, Pradnya Paramita, Jakarta
[3]. Andrew, Albert Thomas, 1970, The Design
and Analysis of a Transistor Oscilator in
Oscillator in Icrostrip, George Washington
University
[4]. Coughlin, Robert, Driscoll, Frederick, 1985,
Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu
Linear, Edisi kedua, Erlangga, Jakarta
[5]. Data sheet book 1, Edisi kedua, Elex Media
Komputindo, 1990
[6]. Darwanto, Djoko Paul, Ir., 1983, Faktor
Effisiensi Geometri Menurut Schwaiger,
Laboratorium Pengukuran Listrik dan
Tegangan Tinggi ITB, Bandung
[7]. Edminister, Joseph A., Nahvi, Mahmood,
2006, Rangkaian Listrik, Edisi Empat,
Erlangga, Jakarta
[8]. Japan Transistor Manufacturing Manual
Book, Second Edition, Jakarta,
[9]. Jr, Hayt, William H., E.Kemmerly, Jack,
Durbin, Steven M., 2005, Rangkaian Listrik,
Edisi enam Jilid 1, Erlangga, Jakarta
[10]. Kind, Dieter, 1993, Pengantar Teknik
Eksperimental Tegangan Tinggi, ITB,
Bandung
[11]. Malvino, Albert Paul, 1986, Prinsip –
prinsip Elektronika, Edisi ketiga Jilid 1,
Erlangga, Jakarta,
[12]. Malvino, Albert Paul, 1987, Aproksimasi
Rangkaian Semikonduktor, Edisi kedua,
Eralangga, Jakarta
[13]. Rio, Reka, Yoshikatsu Sawamura, 1999,
Teknik Reparasi TV Berwarna, PT. Pradnya
Paramitha, Jakarta,
[14]. Tobing, Bonggas L, 2003, Peralatan
Tegangan Tinggi, PT. Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta
[15]. Yohannes, H.C., 1980, Dasar – dasar
Elektronika, Edisi kedua, PT. Ghalia
Indonesia, Jakarta,1986
[16]. Zhanggischan, Ir., EE, M.Sc., Zuhal, Dr.,
Prof., 2004, Prinsip Dasar Elektro Teknik,
PT. Gramedia Pustaka Utama
58 ISSN: 2088-4591