MODIFIKASI UNIT PENINGKAT DAYA LISTRIK DENGAN PEMASANGAN PENSTABIL TEGANGAN PADA APLIKASI INDUSTRI ALAT DAN MESIN PERTANIAN NOPRI SURYANTO

Transkripsi

1 MODIFIKASI UNIT PENINGKAT DAYA LISTRIK DENGAN PEMASANGAN PENSTABIL TEGANGAN PADA APLIKASI INDUSTRI ALAT DAN MESIN PERTANIAN NOPRI SURYANTO DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Unit Peningkat Daya Listrik dengan Pemasangan Penstabil Tegangan pada Aplikasi Industri Alat dan Mesin Pertanian adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Desember 2013 Nopri Suryanto NIM F

4 ABSTRAK NOPRI SURYANTO. Modifikasi Unit Peningkat Daya Listrik dengan Pemasangan Penstabil Tegangan pada Aplikasi Industri Alat dan Mesin Pertanian. Dibimbing oleh AGUS SUTEJO. Penstabil tegangan merupakan unit elektronika yang mampu menjaga tegangan listrik tetap stabil. Komponen utama penstabil tegangan diantaranya variable travo, PCB Servo Motor Control (SMC), dan motor servo. Tujuan penelitian ini adalah melakukan perancangan penstabil tegangan yang digunakan pada unit peningkat daya listrik dan mengetahui kinerjanya. Peningkat daya listrik merupakan suatu alat yang bekerja dengan meningkatkan arus pemakaian. Modifikasi dilakukan dengan penambahan komponen step up transformer dan penstabil tegangan sebagai penstabil tegangan output. Perancangan ini berdasarkan pada input tegangan pada sumber listrik PLN, dengan masukan tegangan 190 V maka dirancang penstabil dengan keluaran tegangan 220 V. Pemasangan unit penstabil ini mampu menjaga tegangan keluar stabil pada V sehingga tidak mengganggu kinerja peralatan listrik. Tegangan keluar yang dihasilkan oleh penstabil setelah modifikasi berada pada V. Pada tegangan 220 V tersebut maka sesuai dengan kebutuhan untuk penyalaan power supply peralatan listrik. Daya maksimal yang dihasilkan unit peningkat daya listrik mencapai 6000 Watt untuk daya masukan 2200 Watt dan menghasilkan tegangan stabil pada 220 V. Kata kunci: penstabil tegangan, peningkat daya listrik, tegangan. ABSTRACT NOPRI SURYANTO. The Modification of Electric Power Enhancing Unit by Installing A Voltage Stabilizer for Application in Agricultural Tools and Machinery Industry. Supervised by AGUS SUTEJO. Voltage stabilizer is an electronic unit that is able to keep the voltage stable. The main components of the voltage stabilizer are a variable travo, a PCB servo motor control and a servo motor. The purpose of this research is to design a voltage stabilizer which is used in an electric power enhancing unit and to know how it works. The electric power enhancing unit is an instrument that works by increasing the current usage. The modification is carried out by giving addition on the step up transformer component and voltage stabilizer as output voltage stabilizer. This design is based the input voltage of electric resources, with input voltage of 190 V then it is designed to be the stabilizer with output voltage of 220 V. By installing this stabilizer, the output voltage is kept stable at ±220 V, therefore it should not disturb the performance of electric instruments. The output voltage produced by the modified stabilizer is at the range of V. At 220 V voltage, it will meet the requirement of supporting the switching on electric power supply. The maximum power that is produced by the electric power

5 enhancing unit reaches 6000 Watt for input power of 2200 Watt and it produces the stable voltage at 220V. Keywords: voltage stabilizer, electric power enhancing unit, voltage MODIFIKASI UNIT PENINGKAT DAYA LISTRIK DENGAN PEMASANGAN PENSTABIL TEGANGAN PADA APLIKASI INDUSTRI ALAT DAN MESIN PERTANIAN NOPRI SURYANTO Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

6

7 Judul Skripsi : Modifikasi Unit Peningkat Daya Listrik dengan Pemasangan Penstabil Tegangan pada Aplikasi Industri Alat dan Mesin Pertanian Nama : Nopri Suryanto NIM : F Disetujui oleh Ir. Agus Sutejo, M.Si Pembimbing Diketahui oleh Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Tanggal Lulus:

8 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta ala atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini ialah energi listrik, dengan judul Modifikasi Unit Peningkat Daya Listrik dengan Pemasangan Penstabil Tegangan pada Aplikasi Industri Alat dan Mesin Pertanian. Pada kesempatan kali ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ir. Agus Sutejo, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang telah membantu dan membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Kedua orang tua serta adik yang senantiasa memberikan doa, arahan, dan dukungan terhadap penulis selama ini. 3. Bapak Haryo, Bapak Ujang, Bapak Angga yang telah membantu selama penelitian ini berlangsung. 4. Saudara Muhammad Nafis Rahman, Ivan Setiawan, Aditya Fiardi, Fahmi, Muhammad Sigit Gunawan yang tanpa pamrih membantu selama penelitian ini berlangsung. 5. Teman-teman Teknik Mesin dan Biosistem angkatan 46 yang sudah sangat membantu dan memberikan dukungan kepada penulis. Akhirnya penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan akan membantu kemajuan teknologi pertanian dunia khususnya Indonesia. Bogor, Desember 2013 Nopri Suryanto

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 3 Energi Listrik 3 Transformer 5 Unit Penstabil Tegangan 6 Unit Peningkat Daya Listrik 7 METODE 10 Waktu dan Tempat 10 Bahan 10 Alat 10 Tahapan Penelitian 10 Identifikasi dan Analisis Masalah 11 Konsep Modifikasi 12 Metode Pengujian Kinerja 12 HASIL DAN PEMBAHASAN 15 Konstruksi Penstabil Tegangan Hasil Perancangan 15 Hasil Kinerja Penstabil Tegangan pada Unit Peningkat Daya Listrik 21 KESIMPULAN DAN SARAN 27 Simpulan 27 Saran 27 DAFTAR PUSTAKA 28 LAMPIRAN 29 RIWAYAT HIDUP 38

10 DAFTAR TABEL 1 K inerja bengkel industri alat dan mesin pertanian tanpa menggunakan unit peningkat daya listrik 8 2 K inerja bengkel industri alat dan mesin pertanian menggunakan unit peningkat daya listrik 8 3 P engujian fungsional penstabil tegangan hasil perancangan 21 4 P engujian tegangan keluar penstabil tegangan pada pemasangan unit peningkat daya listrik 21 5 P engujian tegangan pada kemampuan maksimal unit peningkat daya listrik 25 6 P engujian kinerja maksimal pada unit peningkat daya listrik sebelum dan setelah pemakaian penstabil tegangan 26 DAFTAR GAMBAR 1 S usunan transformer step up (a), susunan transformer step down (b) 5 2 U nit penstabil tegangan 6 3 T ata letak pemakaian unit peningkat daya listrik 7 4 U nit peningkat daya listrik 8 5 D iagram tahapan penelitian 11 6 M etode pengujian 14 7 S kema gulungan pada variable transformer 16 8 S kema PCB Servo Motor Control (SMC) (a) sistem penyearah gelombang AC-DC (b) sistem kerja rilay penggerak motor servo 17 9 K umparan dan rangkaian PCB SMC pada penstabil tegangan D iagram sistem pemasangan penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik 18

11 11 J alur penginputan daya listrik pada unit peningkat daya listrik P emasangan 3 buah MCB 10 A untuk pembagian energi listrik yang akan digunakan P emasangan penstabil tegangan dan unit peningkat daya listrik pada bengkel P emasangan tembaga kuningan ground pada jaringan pemakaian energi listrik H asil pengujian keluaran tegangan penstabil tegangan dengan MCB 4 A P engujian tegangan dari penstabil tegangan pada beban 2000 W P engujian tegangan dari penstabil tegangan pada beban 3600 W P engujian tegangan dari penstabil tegangan pada beban 6000 W H asil pengujian tegangan penstabil tegangan dengan MCB 10A 24 DAFTAR LAMPIRAN 1 D ata pengukuran kerja penstabil tegangan pada pemakaian beban listrik 450 W 29 2 D ata pengukuran kerja penstabil tegangan pada pemakaian beban listrik 900 W 30 3 D ata pengukuran kerja penstabil tegangan pada pemakaian beban listrik 1300 W 31 4 D ata pengukuran kerja penstabil tegangan pada pemakaian beban listrik 1800 W 32 5 D ata pengukuran beban listrik pada kwh-meter dengan menggunakan MCB 4A 33 6 D ata pengukuran tegangan terpakai dengan pembebanan bertingkat pada penggunaan MCB 10 A 34

12 7 D iagram tata letak pemasangan penstabil tegangan dan unit peningkat daya listrik pada bengkel 36 8 D okumentasi pengujian penstabil tegangan hasil modifikasi 37

13

14

15 PENDAHULUAN Latar Belakang Listrik merupakan salah satu energi yang menjadi kebutuhan pokok masyarakat dalam kehidupan modern saat ini dan tidak terkecuali masyarakat Indonesia. Kebutuhan akan sumber energi listrik terus meningkat sejalan dengan perkembangan kehidupan masyarakat. Melalui peningkatam taraf hidup dan gaya hidup masyarakat mengakibatkan muncul berbagai teknologi yang mampu mempermudah kegiatan manusia dan teknologi tersebut membutuhkan energi listrik sebagai sumber penggeraknya. Energi listrik banyak digunakan dalam pemenuhan kebutuhan penerangan, sumber energi penggerak kegiatan industri, dan sumber penggerak barang-barang elektronik. Pemanfaatan energi listrik oleh masyarakat dan industri terukur dalam satuan Watt pemakaian, merupakan hasil dari perkalian tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik. Terbentuknya energi listrik dalam reaksi fisika adalah ketika terjadi lompatan elektron-elektron dari atom ke atom yang lain dalam suatu penghantar. Suatu inti atom yang memiliki jumlah elektron (muatan negatif) dan proton (muatan positif) dalam jumlah yang sama tidak akan terjadi reaksi listrik namun dengan adanya penghantar antara atom akan terbentuk lompatan elektron sehingga terjadi induksi listrik dan terbentuk energi listrik. Energi listrik tersimpan dalam bentuk yang beragam seperti dalam bentuk magnet, muatan elektron, dan kimia. Sebelum menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang besar, maka diperlukan suatu unit pembangkit yang dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah masal. Sampai saat ini terdapat beberapa jenis pembangkit yang dikembangkan dari berbagai sumber energi. Diantara pembangkit listrik ini adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), dan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), serta berbagai pengembangan pembangkit lainnya. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Indonesia tahun 2012 potensi akan sumber energi listrik Indonesia belum sepenuhnya dimanfaatkan secara optimal sedangkan kebutuhan akan energi listrik di prediksi terus meningkat. Upaya untuk mengatasi permasalah ini adalah dengan mengoptimalkan pembangunan pembangkit listrik dan meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik. Penggunaan unit peningkat daya listrik akan meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi listrik konvensional, karena dengan pemanfaatan ini akan meningkatkan kemampuan daya listrik tanpa peningkatan daya pada jaringan listrik PLN. Unit peningkat daya listrik merupakan suatu teknologi kelistrikan terbaru yang berfungsi meningkatkan daya listrik pemakaian masyarakat tanpa meningkatkan penggunaan pada jaringan listrik PLN. Teknologi ini berfungsi seperti generator listrik dengan sistem aktivasi listrik AC dengan output listrik AC pada arus yang meningkat. Teknologi peningkat daya listrik ini sedang dikembangkan oleh bengkel industri alat dan mesin pertanian di Desa Cibereum Kabupaten Bogor. Dimana bengkel industri ini membuat berbagai macam alat dan mesin yang digunakan dalam kegiatan pertanian mulai dari kegiatan pra sampai pasca panen produk-produk pertanian.

16 2 Pemanfaatan unit peningkat daya sangat penting untuk meningkatkan efisiensi pemakaian energi listrik, namun untuk pemakaian saat ini kurang maksimal. Penurunan tegangan dari generator sering terjadi jika sedang dioperasikan sehingga perlu dilakukan modifikasi. Modifikasi terhadapat unit peningkat daya dengan pemakaian unit penstabil tegangan listrik yang akan mampu membantu peningkatan kerja optimum dari unit peningkat daya tersebut. Penstabil tegangan listrik merupakan unit elektronika yang mampu menjaga tegangan yang dikeluarkan oleh generator tetap stabil. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1) Perancangan penstabil tegangan untuk digunakan pada alat peningkat daya listrik pada pemakaian listrik skala industri. 2) Pengujian kinerja penstabil tegangan pada pemakaian unit peningkat daya listrik dengan berbagai jenis dan kondisi beban dan mengetahui pengaruh terhadap peralatan listrik setelah pengaplikasian teknologi ini.

17 3 TINJAUAN PUSTAKA Energi Listrik Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang sangat penting bagi kehidupan dan telah menjadi kebutuhan pokok masyarakat, dimana seluruh kegiatan masyarakat sangat terpengaruh dengan keberadaan energi listrik. Kebutuhan energi listrik dalam moderenisasi semakin meningkat seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi untuk kesejahteraan masyarakat. Sistem energi listrik merupakan keseluruhan komponen-komponen listrik yang saling berhubungan dan berinteraksi dengan tujuan mendistribusikan energi lisrik dari sumber pembangkit menuju beban pengguna. Beban-baban dari sistem ini adalah komponen-komponen elektronika yang mampu mengkonversi energi listrik menjadi energi non listrik seperti energi mekanik, panas, cahaya, dan berbagai bentuk energi lainnya. Arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Mengalirnya elektron secara terus-menerus pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlahnya tidak sama. Satu Amper arus listrik akan mengalirkan elektron sebanyak 626 x atau sama dengan satu Coloumb per detik melewati penampang konduktor (PLN 2010). Kuat arus listrik merupakan arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang berpindah melalui suatu penampang kawat dalam satuan waktu. Sedangkat rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm 2 luas penampang kawat yang disebutkan dalam bentuk (A/mm 2 ). Diketahui terdapat 6 sistem arus listrik yang sering diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari yakni: 1. Sistem arus searah, dua hantaran 2. Sistem arus searah, tiga hantaran 3. Sistem arus bolak-balik fasa satu, dua hantaran 4. Sistem arus bolak-balik fasa satu, tiga hantaran 5. Sistem arus bolak-balik fasa tiga, dua hantaran, dan 6. Sistem arus bolak-balik fasa tiga, tiga hantaran. Sistem transmisi dan jaringan listrik berfungsi menyalurkan energi listrik dari pembangkit listrik (generating plan) atau sub stasiun pembangkit listrik ke pusat beban. Selain itu saluran transmisi dan jaringan listrik juga berfungsi sebagai media penghubung antara beberapa pebangkit sehingga mampu mengakumulasikan energi listrik yang dihasilkan dari beberapa gabungan pembangkit dalam satu sistem interkoneksi (Grid System). Sistem transmisi jaringan listrik sangat tergantung pada: 1) kapasitas pembangkit listrik sebagai sumber energi listrik, 2) besaran beban yang digunakan, 3) penyebaran wilayah jaringan yang akan dibangun (Rangkuti, 2011). Daya didefinisikan sebagai rata-rata kerja yang dilakukan, sedangkan daya listrik dapat didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit listrik. Satuan daya listrik adalah Watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (Joule/detik). Daya listrik pada rangkaian arus dapat dihitung dengan Hukum Joule:

18 4 P = VI (1) dimana: P = daya listrik dengan satuan Watt (W) I = arus listrik dengan satuan Amper (A) V = beda potensial listrik dengan satuan Volt (V) Daya listrik mengalir dimanapun medan listrik dan magnet berada di tempat yang sama. Daya dikatakan positif ketika arus mengalir bernilai positif, artinya arus mengalir dari sumber tegangan menuju rangkaian (transfer energi dari sumber ke rangkaian). Daya dikatakan negatif ketika arus yang mengalir bernilai negatif, artinya mengalir dari rangkaian menuju sumber tegangan (Ramdhani 2004). Daya listrik secara umum dapat dibagi menjadi 3 macam yakni daya nyata, daya semu, daya reaktif. Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lain yang dapat didefinisikan sebagai berikut : untuk mesin listrik 1 fasa: P = V x I x cos α (2) untuk mesin listrik 3 fasa: P = akar 3 x V x I x cos α (3) dimana: P = daya nyata (Watt) cos α = faktor daya Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi suatu distribusi, daya ini merupakan perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar serta dapat didefinisikan sebagai berikut: untuk mesin listrik 1 fasa: S = V x I (4) untuk mesin listrik 3 fasa: S = akar 3 x V x I (5) dimana: S = daya semu (Watt) Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya dan dapat didefinisikan sebagai berikut: untuk mesin listrik 1 fasa: Q = V x I x sin α (6) untuk mesin listrik 3 fasa: Q = akar 3 x V x I x sin α (7) dimana: Q = daya reaktif (Watt) sin α = faktor daya Untuk meningkatkan daya listrik dibutuhkan perbesaran faktor daya cos α dengan cara memperkecil sudut α. Sedangkan untuk memperkecil sudut α dapat dilakukan dengan cara memperkecil komponen daya reaktif (kvar). Komponen daya reaktif yang bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu dapat dilakukan dengan menambahkan suatu sumber daya reaktif berupa kapasitor.

19 5 Transformer Transformer merupakan suatu alat yang terdiri dari bebarapa rangkaian elektronika yang berfungsi merubah tegangan. Komponen utama penyusun antara lain adalah lilitan primer, lilitan sekunder, dan inti besi. Ketiga komponen utama ini akan disusun dalam komposisi tertentu sehingga berfungsi sebagai peningkat dan penurun tegangan. Selain tiga komponen utama tersebut, terdapat bagian yang juga penting dalam rangkaian transformer yakni cairan pendingin. Cairan pendingin ini akan mendinginkan suhu serta mencegah terjadinya short circuit yang disebabkan karena penguapan sehingga menciptakan cairan yang menjadi konduktor. Belitan pada transformer disusun berdasarkan kebutuhan tegangan, dimana pada step up transformer memiliki jumlah lilitan primer (Np) lebih kecil dari lilitan sekunder (Ns) dan pada step down transformer memiliki lilitan primer (Np) lebih besar dari lilitan sekunder (Ns). Fungsi utama adalah merubah tegangan masuk terhadap tegangan keluar, dimana step up berguna untuk meningkatkan tegangan sedangkan step down berguna untuk menurunkan tegangan. Pada transformer besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah: 1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs~Ns) 2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer (Vs~Vp), dan 3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan: Vp/Vs = Np/Ns (8) dimana : Vp = tegangan primer (Volt) Vs = tegangan sekunder (Volt) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder Vp Ip = Vs Is (9) dimana : Ip = arus primer (Ampere) Is = arus sekunder (Ampere) (a) (b) Gambar 1. Susunan pada step down transformer (a), susunan pada step up transformer (b)

20 6 Penstabil Tegangan Penstabil tegangan merupakan suatu perangkat elektronika yang berfungsi sebagai penjaga tegangan generator tetap konstan. Penggunaan penstabil akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil dan tidak terpengaruh pada kondisi beban yang selalu berubah-ubah. Prinsip kerja dari penstabil tegangan adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exiter. Apabila tegangan pada generator dibawah tegangan nominal yang seharusnya, maka penstabil akan memperbesar arus penguatan pada exiter. Sebaliknya apabila tegangan generator melebihi tegangan nominal, maka penstabil akan mengurangi arus penguatan pada exciter. Apabila terjadi perubahan tegangan output generator akan distabilkan secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimal atau maksimal yang bekerja secara otomatis. Seperti halnya rumus mendasar dalam kelistrikan bahwa P = V.I, dimana P adalah daya dengan satuan Watt atau VA (Volt Ampere), V adalah tegangan, dan I adalah arus, maka dapat dipastikan bahwa perubahan daya berbanding lurus dengan perubahan tegangan dan atau arus. Melalui dasar ini maka dapat disimpulkan jika ada penambahan beban dalam sebuah jalur listrik maka akan ada penurunan tegangan dan atau arus pada jalur tersebut, inilah yang menjadi dasar perancangan penstabil tegangan. Terdapat dua macam penstabil yang sering digunakan, yang pertama disebut sebagai elektrik, yaitu penstabil tegangan dengan sistem transformer biasa yang diatur pilihannya secara garis besarnya saja. Transformer ini bentuknya sama dengan transformer pada umumnya yaitu memiliki belitan primer dan sekunder yang terbelit pada batang besi berbentuk W dan M. Perubahan tegangan pada titik tertentu akan merubah pilihan pada bagian primer sehingga akan terjadi perubahan pada sekunder dengan tujuan menstabilkan tegangan. Sebagai contoh jika terjadi perubahan dari 220 V menjadi 210 V maka ada sebuah switch (saklar) pada relay rangkaian tersebut akan mengarah pada belitan yang lebih rendah dengan harapan tegangan pada sekunder akan mendekati 220 V. Penstabil tegangan menggunakan sistem relay sebagai saklarnya maka ada kelemahan yang perlu diwaspadai untuk tegangan listrik yang sangat tidak stabil. Penstabil dengan sistem selanjutnya adalah dengan sistem transformer yang dililitkan pada batang ferrit yang berbentuk lingkaran (disebut Torroid). Penstabil ini biasa disebut sebagai penstabil motor (servo). Gambar 2. Unit penstabil tegangan

21 7 Unit Peningkat Daya Listrik Unit peningkat daya listrik merupakan peralatan elektronik yang digunakan sebagai media penyalur energi listrik dan meningkatkan daya penggunaan energi listrik. Sesuai dengan prinsip kerja generator listrik, unit ini mampu menghasilkan arus kuat dan tegangan bolak balik (AC) yang bekerja melalui prinsip aktivasi voltase listrik AC. Seperti pada penjelasan sebelumnya bahwa daya listrik merupakan kerja yang terpakai pada saat pengoperasian peralatan listrik. Peningkatan daya listrik ini menggunakan prinsip pengurangan daya semu yang mengalir pada jaringan listrik. Daya semu yang muncul karena penggunaan resistansi pada jaringan atau penghantar listrik akan mengurangi kemampuan kerja sebuah jaringan listrik, namun penggunaan daya semu ini akan sangat berguna pada jaringan sehingga tidak dapat dihilangkan. Tanpa menghilangkan daya semu yang terpakai pada jaringan melainkan meningkatkan kapasitansi akan mengurangi daya semu dan meningkatkan daya aktif namun tidak meningkatkan daya total penggunaan pada jaringan. Proses penggunaan daya semu ini menggunakan penambahan kapasitansi yang akan mengurangi sudut α pada faktor daya, sehingga nilai dari daya nyata akan meningkat dengan semakin kecilnya nilai sudut tersebut. Prinsip pengurangan daya semu dengan meningkatkan kapasitansi yang digunakan dalam rangkaian alat peningkat daya listrik. Alat ini merupakan alat dengan modifikasi penggunaan rangkaian elektronika dengan teknologi baru yang digunakan untuk tujuan akhir sebagai penghematan penggunaan energi listrik. Melalui sistem induksi elektromagnetik, kelebihan elektron akan meningkatkan potensial listrik. Potensial listrik dengan perbedaan tinggi akan ikut menambah arus listrik terinduksi dan akan meningkatkan daya keluar dari unit peningkat daya listrik. Peningkat daya listrik dapat digunakan pada penghematan kebutuhan energi listrik rumah tangga, industri, atau tempat-tempat umum. Pemasangan alat ini dengan diletakkan pada jaringan lisrik setelah pemasangan kwh-meter PLN dan sebelum penggunaan instalasi beban listrik. Awal pemakaian pada sebuah bengkel industri alat dan mesin pertanian terdapat permasalahan pemakaian. Permasalahan pada pengaplikasian peningkat daya yakni terjadi penurunan tegangan output yang dihasilkan pada alat. Penurunan tegangan akan sangat merugikan jika terus diaplikasikan pada perlatan elektronika tanpa menggunakan adaptor. Pengaruh tersebut dari penggunaan energi listrik dengan tegangan tidak stabil adalah kerusakan pada peralatan elektronika. Berikut adalah unit peningkat daya listrik dan tata letaknya pada bengkel alat dan mesin pertanian dan data pengujian awal: V (input) I (input) V (output) MCB Peningkat Daya Listrik Beban I (output) Gambar 3. Tata letak pemakaian unit peningkat daya listrik

22 8 Gambar 4. Unit peningkat daya listrik Data pengujian awal unit peningkat daya listrik Listrik PLN dengan KWH-meter 900 VA, dengan V = 205 Volt Tabel 1. Kinerja bengkel industri alat dan mesin pertanian tanpa menggunakan unit peningkat daya listrik. No. Beban V (Volt) I (Ampere) Vi Vo Ii Io Keterangan (input) (output) (input) (output) 1. Motor listrik 1.5 HP Mati 2. Motor listrik 3 HP Mati 3. Motor listrik 3 HP + Las listrik Mati Tabel 2. Kinerja bengkel industri alat dan mesin pertanian dengan peningkat daya listrik Sebelum modifikasi No Beban V (Volt) I (Ampere) Vi Vo Ii Io Keterangan (input) (output) (input) (output) 1. Motor listrik 1.5 HP Beroperasi 2. Motor listrik 3 HP Beroperasi 3. Motor listrik 3 HP + Las listrik Beroperasi Berdasarkan hasil pengujian peningkat daya listrik pada aplikasi bengkel alat dan mesin pertanian tersebut didapatkan hasil tidak stabil pada tegangan keluar alat seperti pada Tabel 2. Mengacu pada hasil uji kinerja ini, maka diperlukan suatu modifikasi alat sehingga mampu menghasilkan kinerja yang lebih baik dengan tegangan stabil dan tidak mengalami penurunan tegangan. Penurunan tegangan yang terus terjadi pada ambang diterima peralatan listrik akan mengganggu kinerja peralatan listrik yang digunakan sebagai beban di bengkel. Melalui modifikasi alat, maka akan dihasilkan kinerja peningkat daya listrik yang lebih baik dan mampu meningkatkan daya secara maksimal.

23 Unit peningkat daya listrik merupakan generator yang mampu menghasilkan arus kuat dan voltase bolak-balik (AC) baik 1 phase maupun 3 phase yang bekerja dengan prinsip aktivasi voltase listrik AC. Peralatan ini dapat bekerja pada kondisi teraktivasi dengan power listrik AC dengan nilai ouput lebih besar dari nilai input, dimana output akan memiliki voltase sesuai dengan voltase aktivasi sedangkan arus keluaran akan bertambah besar sesuai dengan beban kerja yang terpasang. Peningkat daya listrik dibuat dan dikembangkan pada suatu bengkel industri alat dan mesin pertanian (Daut Teknik) di Desa Cibereum Kabupaten Bogor. Pembuatan unit peningkat daya listrik dilakukan dengan perancangan input dan output yang akan digunakan. Sebagai dasar perancangan unit ini akan memperhatikan output daya yang ingin digunakan dimana pada pemakaian daya yang diharapkan lebih dari 2000 Watt maka memerlukan input kurang lebih 900 Watt atau 1300 Watt. 9

24 10 METODE Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April hingga Agustus Pembuatan alat dan modifikasi dilakukan di bengkel industri alat dan mesin pertanian yang terletak di Desa Cibeureum, Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor. Sedangkan pengujian dilakukan di bengkel industri alat dan mesin pertanian dan rumah kontrakan penulis di Desa Cibanteng, Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor. Bahan Bahan-bahan utama yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini meliputi bahan-bahan pembuatan dan modifikasi alat serta bahan-bahan pengujian hasil modifikasi alat. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan dan modifikasi alat adalah: timah solder, kapasitor, lilitan, diode, kabel serabut, mur dan baut, dan terminal kabel. Sedangkan bahan yang digunakan dalam pengujian hasil modifiksi adalah: motor listrik 1.5 HP, motor listrik 3 HP, gerinda duduk, gerinda tangan, bor listrik, dan mesin las listrik. Alat Alat-alat dan perlengkapan yang diperlukan dalam kegiatan penelitian meliputi peralatan pembuatan dan peralatan pengujian. Peralatan untuk proses pembuatan alat seperti: solder, obeng, kunci baut, dan perlengkapan bengkel lain. Sedangkan peralatan yang digunakan untuk pengujian alat adalah: digital multimeter (DT 830D), digital tang amper, kwh-meter, obeng dan tespent, alat tulis, percabangan kabel, dan stopwatch. Tahapan Penelitian Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan fungsional dan structural dengan tahapan penelitian pada Gamabar 5.

25 11 Mulai Identifikasi dan analisis masalah Konsep modifikasi Pembuatan prototipe Uji fungsional ya Berhasil Uji kinerja tidak Modifikasi ya Berhasil Selesai tidak Modifikasi Gambar 5. Diagram tahapan penelitian Identifikasi dan Analisis Masalah Identifikasi masalah merupakan langkah awal dalam perancangan alat. Pada unit peningkat daya listrik ditemukan masalah berupa penurunan tegangan yang dikeluarkan oleh alat sehingga hasil tegangan keluaran tidak stabil dan menurunkan potensial peningkatan daya. Selanjutnya pada tahapan ini dilakukan analisa untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan dalam penelitian. Solusi ini akan menjadi konsep perancangan yang akan dilakukan. Identifikasi didapatkan pada penggunaan alat dengan daya 730 VA terjadi penurunan tegangan dari 205 Volt menjadi 190 Volt seperti pada Tabel 2 diatas. Kondisi ini terus mengalami penurunan untuk pemakaian daya yang lebih besar. Penurunan tegangan seperti ini akan menggangu kinerja dari berbagai peralatan listrik, karena untuk peralatan listrik yang berada di pasaran Indonesia memiliki ketahanan pakai pada tegangan listrik stabil Volt dan akan optimal jika berada pada tegangan 220 Volt. Untuk menjaga kinerja dan fungsi peralatan listrik yang digunakan, maka perlu dilakukan penstabilan tegangan pakai/tegangan keluar dari pemakaian unit peningkat daya listrik.

26 12 Konsep Modifikasi Konsep utama modifikasi adalah peningkatan dan penstabilan tegangan keluar yang dihasilkan oleh unit peningkat daya listrik karena pada pengujian awal hanya terjadi penurunan tegangan. Penstabilan ini dilakukan dengan pemasangan unit penstabil tegangan sesuai dengan kebutuhan beban. Perancangan penstabil tegangan ini akan dilakukan melalui peningkat tegangan dan penstabil keluaran tegangan pada alat. Konsep modifikasi yang dilakukan adalah sebagai berikut. Penambahan rangkaian step up transformer yang akan berfungsi sebagai peningkat tegangan listrik jika terjadi penurunan tegangan keluaran dari alat. Sistem step up transformer merupakan sistem kerja yang terdiri dari komponen utama: kumparan primer, kumparan sekunder, dan inti besi. Ketiga komponen utama tersebut dirangkai pada komposisi yang tepat dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan alat. Kumparan primer dalam hal ini berfungsi sebagai penginduksi kumparan sekunder sehingga kumparan mendapatkan perpotongan gaya gerak listrik. Perpotongan tersebut akan menyebabkan kumparan sekunder menghasilkan arus listrik. Susunan dengan kumparan primer lebih banyak dari kumparan sekunder akan menurunkan tegangan dan sebaliknya jika kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer akan meningkatkan tegangan. Penyusunan step up dalam sistem variable trnsformer sehingga mampu menyesuaikan kondisi tegangan input untuk menghasilkan tegangan output stabil pada 220 V. Penstabil tegangan dirancang dengan bagian utama berupa gulungan variable transformer dan beberapa komponen elektronika dalam rangkaian PCB Servo Motor Control (SMC) yang menjaga tegangan stabil sesuai kebutuhan power supply peralatan listrik. Metode Pengujian Kinerja Pengujian yang dilakukan meliputi: 1) pengujian fungsi penstabil tegangan, 2) pengujian penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik, 3) pengujian tegangan pada kerja maksimal unit peningkat daya listrik, dan 4) pengujian pengaruh alat terhadap kinerja beban. Pengujian-pengujian tersebut untuk mengatahui kondisi penstabil tegangan hasil perancangan apakah telah sesuai dengan kebutuhan beban. 1. Pengujian fungsi penstabil tegangan Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kestabilan tegangan yang dikeluarkan oleh penstabil tegangan hasil perancangan. Melalui pengujian ini diharapkan hasil kestabilan tegangan yang dikeluarkan oleh penstabil tegangan pada saat dioperasikan. Pengujian dilakukan dengan cara mengukur tegangan masuk dan tegangan keluar dari alat pada beban yang berbeda-beda. Beban yang digunakan antara lain peralatan dan mesin pada bengkel industri alat dan mesin pertanian seperti gerinda, bor, dan las listrik. 2. Pengujian penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui fungsi dari penstabil tegangan hasil perancangan pada pemakaian unit peningkat daya listrik.

27 Melalui hasil pengujian ini diharapkan hasil kestabilan tegangan yang dikeluarkan pada saat pengoperasian peralatan listrik. Pengujian dilakukan dengan melakukan pengukuran tegangan yang dihasilkan oleh peningkat daya listrik setelah menggunakan unit penstabil tegangan hasil perancangan. Pengukuran tegangan ini akan mengetahui keberhasilan perancangan dalam menjaga tegangan keluar tetap stabil. Pengukuran dilakukan dengan melakukan pembebanan dengan menggunakan peralatan yang terdapat di bengkel alat dan mesin pertanian. Peralatan uji yang digunakan sebagai beban diantaranya: mesin las, mesin bor, mesin gerinda, dan motor listrik. 3. Pengujian tegangan pada kerja maksimal peningkat daya listrik Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh penstabil yang bekerja pada kemampuan maksimal peningkat daya listrik. Melalui pengujian ini akan didapatkan kemampuan penstabil tegangan menjaga tegangan pada saat unit peningkat daya listrik digunakan dengan beban maksimal. Pengujian ini dilakukan dengan pengukuran tegangan yang dikeluarkan alat dengan pembebanan terus-menerus. Untuk mengetahui tegangan pada beban maksimal dilakukan pembebanan terhadap peningkat daya sehingga terjadi turun daya pada MCB yang digunakan untuk membatasi penggunaan daya listrik sebagai pendukung pengujian. 4. Pengujian pengaruh alat terhadap komponen beban yang digunakan Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pemakaian penstabil tegangan terhadap berbagai komponen yang digunakan pada pengujian. Pengaruh dapat dilihat dari hasil pemasangan penstabil terhadap unit peningkat daya yang dibandingan dengan spesifikasi komponen beban seperti gerinda, bor, dan las listrik. Pengujian ini dilakukan untuk mengurangi pengaruh negative dari alat yang dapat berpotensi merukan atau mengurangi kemampuan kerja beban uji. Berikut skema metode pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kinerja dan fungsi penstabil tegangan hasil perancangan pada Gambar 6. 13

28 14 Mulai Energi listrik melalui kwh- Meter Mengukur arus dan tegangan dengan multimeter Energi listrik masuk unit peningkat daya listrik Energi listrik masuk unit penstabil tegangan Mengukur arus dan tegangan dengan multimeter Energi listrik melalui kwh-meter Beban uji dioperasikan Selesai Gambar 6. Metode Pengujian Pada Gambar 6 diatas dapat dilihat bagaimana rangkaian sistem pengujian yang dilakukan. Penempatan beberapa peralatan uji dan beban disesuaikan dengan kebutuhan hasil uji yang diinginkan. Setiap pengujian dilakukan dengan berulang dan dalam waktu berkala untuk mengetahui beberapa variable pendukung pengujian.

29 15 HASIL DAN PEMBAHASAN Konstruksi Penstabil Tegangan Hasil Perancangan 1. Penstabil tegangan Seperti pada hasil penelitian pendahuluan sebelumnya untuk pemakaian beban mencapai 1800 Watt, terjadi penurunan tegangan yang sangat besar. Penurunan tegangan yang terlalu besar akan mengurangi kemampuan kerja peralatan listrik. Konstruksi peningkat tegangan (step up transformer) yang dibuat pada penelitian ini digunakan untuk meningkatkan tegangan yang pada awalnya mengalami penurunan. Bagian utama peningkat tegangan (step up transformer) yaitu lilitan primer, lilitan sekunder, dan inti besi. Lilitan sekunder ditentukan berdasarkan dengan kondisi tegangan terukur pada bengkel pengaplikasian peningkat daya listrik. Tegangan pada bengkel terukur pada beban tinggi adalah 190 Volt, sedangkan tegangan yang diharapkan adalah 220 Volt. Sebagai penunjang kinerja alat, maka lilitan yang digunakan antara lain dengan komposisi lilitan primer 1000 lilitan pada tegangan masuk 190 Volt dan lilitan sekunder 1260 lilitan untuk tegangan keluar 240 Volt. Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan lilitan ini adalah bahan tembaga coating seperti pembuatan step up secara umum. Pemakaian jenis tembaga ini karena pada penginduksian elektromagnetik yang terjadi pada transformer akan menghasilkan arus berputar. Arus yang berputar memiliki sirkuit yang kontinyu dan tidak tersambung dengan arus berputar pada arah berlawanan. Pemasangan step up transformer ini diletakkan pada penstabil tegangan, sehingga menyatu dalam satu sistem. Penyatuan ini dilakukan dengan tujuan untuk menjaga kinerja penstabil. Pemasangan kedua bagian ini seperti pada Gambar 9. Peningkat tegangan ini disambungkan dengan menggunakan kabel tembaga ukuran 0,6 in karena akan berhubungan dengan kerja tinggi sehingga memakai kabel penyambung ukuran besar dan ukuran ini sesuai dengan beban 2000 Watt. Step up transformer akan menerima tegangan masukan dari pembangkit sebesar ± 190 Volt dan akan dinaikkan sampai ± 240 Volt. Melalui penggunaan persamaan perbandingan anatara lilitan primer dan sekunder maka dapat ditentukan jumlah lilitan yang tepat. a. Tegangan input yang masuk 190 Volt b. Lilitan yang primer untuk tegangan input adalah 1000 lilitan c. Tegangan output diinginkan 240 Volt, maka Vp/Vs = Np/Ns. d. (190 Volt) / (240 Volt) = (1000 lilitan) / (Ns) e. Maka Ns yang digunakan = 1260 lilitan (sebagai lilitan sekunder), Ns>Np Perancangan transformer diatas akan diaplikasikan dalam satu rangkaian penstabil tegangan. Transformer tersebut akan berada dalam dua jenis kumparan yang dililitkan bertingkat dalam dua tingkat. Pada tingkat pertama atau pada gulungan dalam berfungsi untuk menghasilkan output tegangan sedangkan pada gulungan luar akan lebih berfungsi sebagai penyesuai kebutuhan tegangan. Dua tingkatan transformer yang dirangkai dalam satu kumparan disebut dengan variable transformer sehingga mampu menyesuaikan tegangan yang masuk untuk menghasilkan tegangan keluar tetap stabil 220 V. Berikut adalah gambaran skema gulungan yang dirancang pada Gambar 7.

30 16 Gambar 7. Skema gulungan pada variable transformer Skema gulungan yang dijelaskan pada Gambar 7 diatas merupakan variable transformer yang berfungsi sebagai penyambung motor servo yang menerima reaksi perubahan tegangan dari sirkuit PCB Servo Motor Control (SMC). Pada bagian gulungan luar terdapat reaksi fungsi step up dan step down dari transformer, dimana pada setiap ujung reaksi terdapat saklar variabel. Saklar variabel pada reaksi fungsi tersebut berfungsi sebagai pembatas kenaikan dan penurunan tegangan yang dibatasi pada 220 V. Skema gulungan diatas bekerja berdasarkan pada perintah yang diberikan oleh sirkuit PCB kontrol relay pada motor servo yang terpasang pada bagian ujung gulungan. Berikut adalah skema PCB SMC pada motor servo. (a)

31 17 (b) Gambar 8. Skema PCB Servo Motor Control (SMC). (a) sistem penyearah gelombang AC-DC, (b) sistem kerja relay pergerakan motor servo Seperti terlihat pada Gambar 8 sebagai skema PCB Servo Motor Control (SMC) terdapat dua bagian utama yang akan berfungsi menggerakkan motor servo berdasarkan pada input tegangan pada jaringan listrik AC. Pada bagian pertama terdapat skema penyearah gelombang AC menjadi gelombang DC sehingga mampu diterima oleh sistem kedua dengan baik. Sistem kedua terdapat skema relay tegangan yang didapatkan pada input tegangan AC. Melalui informasi tegangan tersebut maka sistem relay akan menggerakan motor servo sesuai dengan kebutuhan sehingga menghasilkan tegangan stabil 220 V. Berdasarkan dua skema diatas, skema PCB SMC dan skema gulungan maka akan didapatkan rangkaian penstabil tegangan seperti pada Gambar 9 dibawah ini.

32 18 Gambar 9. Kumparan dan rangkaian PCB SMC pada Penstabil tegangan 2. Penambahan penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik Pengaplikasian unit peningkat daya dalam pemakaian berbagi peralatan listrik memiliki sifat dan karakteristik yang seimbang dengan jaringan dan pembangkit listrik konvensional. Pada pemakaian jaringan listrik melalui peningkat daya mengikuti persamaan standar kelistrikan P = V.I, dimana perubahan daya pemakaian akan berbanding lurus dengan perubahan tegangan dan atau arus pemakaian. Mengacu pada persamaan tersebut maka dapat dikatan bahwa pada pemakaian daya besar untuk jaringan listrik akan terjadi penurunan tegangan listrik. Perubahan tegangan dan arus yang terjadi secara tiba-tiba sering tidak sesuai dan tidak dapat diterima oleh power supply pada peralatan kelistrikan. Sebagai upaya, perlu kestabilan tegangan output yang masih dalam toleransi kemampuan power supply. Pemasangan unit penstabil tegangan pada jaringan pembangkit dalam peningkat daya akan membantu dalam menjaga tegangan output tetap konstan. Melalui tegangan keluar stabil pada 220 V maka tidak akan mengurangi kinerja power supply pada peralatan listrik. Perancangan dilakukan dengan menggunakan penstabil tegangan tipe relay karena penstabil tipe ini akan lebih mudah digunakan untuk pemakaian beban yang cukup tinggi. Selain itu pemasangan penstabil tipe relay yang mudah dan menyesuaikan dengan sistem peningkat daya menjadi salah satu faktor penentu. Penstabil tegangan digunakan untuk menjaga tegangan keluar atau terpakai tetap sesuai dengan power supply dari peralatan listrik. Menggunakan penstabil tegangan dengan tipe ini mampu bekerja pada daya maksimal 2000 W. Penstabil ini mampu menjaga tegangan tetap stabil pada pemakaian beban dengan arus lebih dari 9 A. Pemasangan unit penstabil tegangan berada setelah penyaluran sistem pembangkit sehingga secara utuh tidak mempengaruhi sistem pembangkit. Skema pemasangan stavolt dapat dilihat pada Gambar 10 di bawah ini. A1 V1 Peningkat daya listrik A2 V2 Penstabil tegangan Gambar 10. Diagram sistem pemasangan stabilizer voltage pada unit peningkat daya listrik A3 V3

33 A1 = Arus masuk dari listrik PLN A2 = Arus keluar pembangkit A3 = Arus keluar penstabil tegangan V1 = Tegangan masuk dari listrik PLN V2 = Tegangan keluar pembangkit V3 = Tegangan keluar penstabil tegangan Terlihat pada Gambar 10 dimana pemasangan penstabil tegangan berada setelah unit peningkat daya listrik. Pemasangan ini akan menjadikan proses pengeluaran dan pemasukan arus dan tegangan secara berkala dalam tiga tahapan. 19 Gambar 11. Jalur penginputan tegangan dan arus dari peningkat daya menuju penstabil tegangan Pada Gambar 11 diatas menunjukan jalur pengeluaran tegangan dan arus menuju penstabil tegangan (A2,V2). Pada jalur ini energi listrik akan diteruskan ke tiga buah penstabil tegangan. Pembagian tiga jalur pemakaian energi listrik dengan menggunakan tiga buah MCB 10 A seperti pada Gambar 12, sehingga pada setiap pemakaian beban memiliki pembatas MCB masing-masing. Gambar 12. Pemasangan tiga buah MCB 10 A untuk pembagian energi listrik yang akan digunakan

34 20 Gambar 13. Pemasangan penstabil tegangan dan unit peningkat daya listrik pada bengkel Pada Gambar 13 menunjukkan pemasangan penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik, dimana pemasangan menggunakan tiga buat penstabil tegangan untuk dapat memenuhi kebutuhan daya yang ada pada bengkel industri alat dan mesin pertanian tersebut. Berdasarkan kondisi tersebut maka pemakaian energi listrik melalui unit penstabil tegangan terbagi dalam tiga jalur pemakaian sehingga tegangan yang dihasilkan pada setiap pemakaian lebih stabil. Gambar 14. Penanaman tembaga kuningan sebagai ground pada jaringan pemakaian energi listrik Penanaman tembaga ground pada Gambar 14 berfungsi untuk membuang tegangan liar yang mungkin dikeluarkan oleh unit penstabil tegangan atau unit peningkat daya. Penanaman ground dilakukan di luar ruangan bengkel sehingga tegangan yang keluar langsung dibuang di luar dan diterima oleh tanah.

35 21 Kinerja Penstabil Tegangan Hasil Perancangan 1. Pengujian fungsi penstabil hasil perancangan Sebelum dilakukan pemasangan penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik, perlu dilakukan pengujian fungsional terlebih dahulu. Hasil pengujian penstabil tegangan dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Pengujian fungsi dari unit penstabil tegangan hasil perancangan No Beban Tegangan (Volt) Input Output 1 Gerinda tangan Bor tangan Gerinda duduk Bor duduk Las listrik Seperti terlihat pada tabel diatas bahwa penstabil tegangan hasil perancangan telah berfungsi sesuai dengan perancangan. Pengujian menunjukkan tegangan keluar yang dihasilkan oleh alat tetap stabil diatas 220 V dengan pembebanan berbagai jenis alat dan mesin yang berada di bengkel industri alat dan mesin pertanian. Bahan uji yang digunakan diantaranya gerinda, bor, dan las listrik. Hasil pengujian yang menunjukkan nilai tegangan stabil pada V terjadi karena kerja dari penstabil tegangan hasil perancangan menaikkan tegangan dan dijaga stabil pada tegangan 220 V. 2. Pengujian penstabil tegangan pada unit peningkat daya listrik Tegangan keluar yang akan terpakai dalam pengoperasian unit peningkat daya listrik sangat mempengaruhi kinerja dari unit alat. Hasil pengujian tingkat keluaran tegangan dari unit peningkat daya setelah penambahan pemasangan penstabil tegangan dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 16. Tabel 4. Pengujian tegangan keluar penstabil tegangan pada pemasangan unit peningkat daya listrik No Beban Tegangan(Volt) Input Output 1 Gerinda tangan (97.6 W) Gerinda tangan + bor tangan (244 W) Gerinda tangan + bor tangan + gerinda duduk (585.6 W) Gerinda tangan + bor tangan + gerinda duduk + bor duduk (976 W) Bor tangan (146.4 W) Bor tangan + gerinda duduk (488 W) Bor tangan + gerinda duduk + bor duduk (878.4 W) Gerinda duduk (341.6 W) Gerinda duduk + bor duduk (732 W) Las listrik (1830 W)

36 22 Gambar 15. Hasil pengujian tegangan dari penstabil tegangan dengan MCM 4A Hasil pengujian pada unit penstabil tegangan pada peningkat daya listrik dengan menggunakan beban 450 W sampai pada beban 1800 W. Pengujian menggunakan batas pemakaian MCB 4 A sehingga pemakaian maksimal terhadap daya listrik PLN adalah 900 W. Peningkatan nilai tegangan terpakai pada pengujian menunjukan nilai yang cukup tinggi, dimana pada beban awal 450 W dapat meningkatkan tegangan dari 190 V menjadi 220 V. Peningkatan tegangan yang dihasilkan terus stabil sampai pada penggunaan beban mencapai 1800 W. Kondisi ini telah menjawab permasalahan awal pada unit peningkat daya listrik sebelum dilakukan perbaikan dan modifikasi. Tegangan keluar dari unit peningkat daya listrik hasil pengujian telah memenuhi standar toleransi penyalaan power supply peralatan kelistrikan. Batas keluaran tegangan pada beban 450 W sampai 1800 W sebesar 220 V 221 V. Tegangan keluar ini masuk dalam toleransi penyalaan power supply pada kisaran 220 V 240 V. Gambar 16. Pengujian tegangan dari penstabil tegangan pada beban 2000 W

37 Berdasarkan Gambar 16 terlihat bahwa pengujian penstabil tegangan hasil perancangan telah bekerja dengan baik pada beban 2000 W. Pembebanan dilakukan secara terus menerus sampai 20 menit untuk mengetahui daya tahan penstabil tegangan hasil perancangan. Terlihat mulai dari menit ke-5 sampai menit ke-20 tegangan yang dikeluarkan tetap stabil pada V. 23 Gambar 17. Pengujian tegangan penstabil tegangan pada beban 3600 W Berdasarkan pengujian penstabil tegangan hasil perancangan seperti terlihat pada Gambar 17, terlihat bahwa pemakaian beban hingga 3600 W menghasilkan tegangan yang masih stabil. Mulai dari menit ke-5 sampai menit ke-20 tegangan terukur stabil pada V. Pengujian ini dilakukan dengan pemasangan dua unit penstabil tegangan pada unit peningkat daya, pemasangan dua unit karena untuk satu stavol hanya mampu bekerja optimum pada beban 2000 W. Gambar 18. Pengujian tegangan penstabil tegangan pada beban 6000 W

38 24 Pengujian kemampuan kerja penstabil tegangan hasil perancangan dilakukan dengan beban yang lebih tinggi yakni pada beban mencapai 6000 W. Seperti terlihat pada Gambar 18 hasil pengujian tegangan tetap stabil dengan keluaran tegangan V. Tegangan tetap stabil pada beban tinggi karena pada pengujian menggunakan tiga unit penstabil tegangan untuk menjalankan beban mencapai 6000 W. Hasil pengujian tetap stabil pada tegangan 220 V sampai pada beban yang cukup tinggi dan dengan pengujian secara terus-menerus didapat samapai pada menit ke-20 tegangan tetap stabil. Gambar 19. Hasil pengujian tegangan dari penstabil tegangan dengan MCM 10 A Hasil pengujian pada unit penstabil tegangan pada peningkat daya listrik dengan menggunakan beban 1320 W sampai pada beban 7920 W. Pengujian menggunakan batas pemakaian MCB 10 A. Gambar 19 terlihat peningkatan nilai tegangan terpakai dalam pengujian yang cukup tinggi, dimana untuk beban awal 450 W dapat meningkatkan tegangan dari 192 V menjadi 221 V. Tegangan keluar dari penstabil tegangan hasil pengujian telah memenuhi standar toleransi penyalaan power supply peralatan kelistrikan. Batas keluaran tegangan pada beban 1320 W sampai 8000 W sebesar 220 V 222 V. Tegangan keluar ini masuk dalam toleransi penyalaan power supply pada kisaran 220 V 240 V. 3. Pengujian tegangan pada beban maksimal Sebagai pengujian kemampuan kerja penstabil tegangan hasil perancangan diperlukan hasil keluaran tegangan pada pembebanan maksimal. Pemberian beban secara bertahap mulai dari 450 Watt, 900 Watt, 1300 Watt, Watt, dan seterusnya sampai mengakibatkan penstabil tegangan pada unit peningkat daya tidak mampu beroperasi lagi. Pengujian penstabil tegangan hingga pada beban maksimal menggunakan pembatas MCM 10 A dan dikerjakan dengan pembebanan menggunakan berbagai perlatan yang terdapat pada bengkel industri alat dan mesin pertanian seperti gerinda, bor, dan las listrik. Hasil pengujian dapat dijelaskan pada Tabel 5.