BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Blok Diagram dan Alur Rangkaian Blok diagram dan alur rangkaian ini digunakan untuk membantu menerangkan proses penyuplaian tegangan maupun arus dari sumber input PLN dan Generating Sett (genset) hingga menuju pembebanan. PLN Constant Current Regulator (CCR) BEBAN 6.6 A TRAFO SERI AUTO TRAFO VOLTAGE REGULATOR BEBAN 12 VDC Gambar 3.1 : Blok diagram Penjelasan alur rangkaian sistem; Berikut akan dijelaskan satu persatu alur rangkaian sistem diatas: 35

2 Constant Current Regulator (CCR) CCR adalah suatu peralatan yang menghasilkan keluaran arus konstan dengan step arus yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan oleh pengguna, CCR ini adalah sumber utama power pada sebuah landasan pacu. Pada rancangan ini segala sumber arus akan dikonversi menjadi tegangan listrik ac maupun dc untuk digunakan pada peralatan baru yang membutuhkan tegangan listrik. Gambar 3.2 : Penggunaan CCR pada sisi beban Skema awal dan akhir pada output CCR Pancaran intensitas cahaya dari alat bantu pendaratan visual tetap, diperlukan supply arus yang tetap/konstan. Suatu alat yang di disusun dari rangkaian listrik yang dirancang untuk menghasilkan dan beroperasi dengan arus konstant (constant current), tidak tergantung dengan perubahan beban dalam rangkaian seri. 36

3 Lampu lampu visual aid yang digunakan dirangkai secara seri, dengan menggunakan series transformer, Pada bagian primair trafo seri dihubungkan secara seri diantara semua trafo seri yang digunakan, kemudian dicatu dengan catu daya arus konstant (CCR). Output arus CCR akan dilanjutkan menuju beban, step arus keluaran CCR mulai dari 2,2 ampere 6,6 ampere dengan tegangan tidak seimbang, untuk itu penulis menggunakan trafo regulator sebagai tambahan untuk mengkonversi tegangan yang besar dan selalu berubah menjadi tegangan yang lebih kecil agar dapat dirubah oleh sistem voltage regulator menjadi tegangan yang dibutuhkan. Menurut hukum kirchoff tentang tegangan maka besarnya tegangan sumber sama dengan jumlah aljabar voltage drop dari masing masing skundair transformer Gambar 3.3 : Sistem Constant Current Regulator 37

4 Penjelasan Rangkaian sistem CCR static type regulator terdiri dari 2 buah capasitor dan 2 buah choke, yang masing masing dihubungkan bergantian secara series dalam bentuk rangkaian jembatan (monocyclic square). 1. Bilamana supply tegangan dihubungkan pada masing masing ujung pasangan choke dan kapasitor, maka pada rangkaian tersebut akan terjadi proses resonansi sehingga pada diagonal ujung yang lain akan dihasilkan arus tetap. 2. Arus output yang dihasilkan akan bervariasi kira kira 1-5 %, bila terjadi perubahan frekwensi. 3. Apabila load terminal X dan Y dihubung singkat, maka resonant square tersebut akan membentuk/menjadi dua buah circuit resonant paralel yang tersambung seri satu sama lain. 4. Sebuah rangkaian resonant paralel ditinjau dari input/masukan dalam keadaan ideal mempunyai impedansi yang tak terhingga besarnya, jadi tak ada arus yang mengalir. 38

5 Gambaran lebih lanjut dapat dijelaskan dengan bentuk rangkaian percobaan berikut ini. Gambar 3.4 : Rangkaian Percobaan CCR Arus yang melalui keping/jumper X dan Y tidak lain adalah arus beban normal dari regulator tersebut dan adalah jumlah vektor dari arus I L dan I C akibat dihubung singkat daya masuk adalah kecil dan dapat dihitung P = I * V Dalam keadaan resonansi, X L = X C = X O Z C = -j X O. (3.1) Z L =j X O. (3.2) I O =I C +I L.. (3.3) I =I L - I C (3.4) E O = Z C I C + Z L I L = - j X O I C + j X O I L 39

6 = j X O ( I L - I C ). (3.5) E = Z I = Z L I L - Z C I C Z I = j X O I L + j X O I C = j X O ( I L + I C ). (3.6) subsitusi persamaan 5 dan 4 serta 6 dan 3 E O = j X O I dan Z I = j X O I O E O Jadi I = I tak tergantung pada beban (Z) tetapi tergantung Jxo pada tegangan input (E O ). ZE O Dan I O = I O tergantung pada beban (Z) dan tergantung jx O 2 pula dengan tegangan input (E O ). 40

7 Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa : 1. Arus sekunder/arus beban berbanding lurus dengan supply tegangan input serta independen terhadap beban. 2. Arus primer berbanding lurus dengan perubahan beban disisi sekunder. 3. Arus kapasitor dan tegangan bertambah dengan bertambahnya impedansi beban pada sisi sekunder, tetapi menurun dengan lagging load power factor. 4. Arus choke dan tegangan juga bertambah dengan bertambahnya impedansi sekunder, tetapi menurun dengan lagging power faktor. 5. Primer power factor adalah sebanding terhadap load power factor Voltage regulator sistem Rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen elektronika yang dirancang sedemikian rupa agar dapat digunakan dalam mengatur tegangan keluaran pada trafo regulator dan digunakan sebagai sumber tegangan pada beban atau peralatan yang membutuhkan tegangan dc. Voltage regulator akan sangat sensitif dalam penggunaannya karena suhu cuaca yang tidak menentu dilapangan sehingga dalam penentuan komponen dan bodi rancangan harus sesuai dengan kebutuhan lapangan agar tidak memberatkan teknisi dalam perbaikan ketika ada masalah atau dalam perawatan rutinnya. 41

8 R1 IC 7812 LED 12V DC Q1 D2 D4 STEP DOWN C1 C2 B E B A N R2 D1 D3 Gambar 3.5 : Rangkaian Voltage Regulator 3.2. Rancangan Awal Atau Keadaan Awal Penulis akan coba jelaskan secara tulisan dan blok diagram keadaan awal semula saat ini dilapangan adalah terdapat sebuah peralatan yang harus dihidupkan dengan tegangan DC 12 Volt namun dilandasan pacu hanya terdapat sumber dari sebuah peralatan yang disebut CCR dan hanya mengeluarkan output arus sebesar 6.6 Ampere dan tidak terdapat tegangan atau sumber catu daya lain yang diperlukan sehingga perlu sebuah peralatan untuk merubah arus 6.6 Ampere tersebut menjadi tegangan 12 Volt DC. 42

9 PLN / SUMBER UTAMA LISTRIK ATAU DAYA CONSTANT CURRENT REGULATOR / CATU DAYA UTAMA DI LANDASAN BEBAN DENGAN ARUS 6.6 AMPERE BELUM TERKONEKSI RUNWAY EDGE LIGHT TAXI EDGE LIGHT PERALATAN BARU DENGAN TEGANGAN 12 VOLT DC APRON EDGE LIGHT Gambar 3.6. Blok Diagram awal Dari blok diagram keadaan awal tersebut penulis menempatkan rancangan yang akan dibuat diantara CCR dengan peralatan baru yang menggunakan tegangan 12 volt dc Desain Sistem Desain yang diawali dengan identifikasi/pencarian permasalahan,serta menentukan tujuan dan pengembangan sistem, akan dapat dijadikan acuan dalam mengolah data transaksional yang terjadi ke dalam bentuk-bentuk informasi yang dibutuhkan oleh pengguna. 43

10 Desain sistem terdiri dari bagian-bagian seperti berikut : 1. Sistem Rancangan 2. Penempatan Rancangan Sistem Rancangan Rancangan yang akan dibuat berupa alat konversi arus menjadi sebuah tegangan dc dengan menggunakan ic regulator sebagai pengatur tegangan output catu daya. Secara umum rancangan voltage regulator adalah sebagai berikut : 1. Rangkaian voltage regulator berfungsi untuk memberikan catuan arus dan tegangan kepada rangkaian-rangkaian yang membutuhkan supply daya. Setiap alat-alat listrik atau alat-alat elektronik membutuhkan catu daya agar dapat beroperasi dengan baik. 2. Alat atau rancangan ini berfungsi merubah arus 6.6 ampere menjadi tegangan nominal 12 volt dc. 3. Tegangan keluaran dari sumber CCR akan di step down oleh trafo seri sebelum masuk ke rancangan. 4. Tegangan output yang akan keluar sebesar 12 volt dc dan digunakan sebagai catu daya peralatan baru. 44

11 Penempatan Rancangan Rancangan yang diinginkan seperti terlihat pada gambar berikut : PLN / SUMBER UTAMA LISTRIK ATAU DAYA CONSTANT CURRENT REGULATOR / CATU DAYA UTAMA DI LANDASAN BEBAN DENGAN ARUS 6.6 AMPERE VOLTAGE REGULATOR / RANCANGAN PENEMPATAN RANCANGAN RUNWAY EDGE LIGHT TAXI EDGE LIGHT APRON EDGE LIGHT PERALATAN BARU DENGAN TEGANGAN 12 VOLT DC Gambar 3.7 : Blok Diagram Akhir 3.4. Cara Kerja Sistem Keseluruhan Sebelum menjelaskan operasi kerja sistem keseluruhan, berikut gambar keseluruhan sistem rancangan voltage regulator : 45

12 Gambar 3.8 : Rancangan Keseluruha 46

13 PLN adalah sebuah sumber utama catu daya listrik berupa arus listrik AC (alternating Current), yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau lebih lengkapnya sinusoida. Di Indonesia sendiri listrik bolak balik (AC) dipelihara dan berada dibawah naungan PLN, Indonesia menerapkan listrik bolak-balik dengan frekuensi 50 H. Tegangan standar yang diterapkan di Indonesia untuk listrik bolak-balik 1 (satu) fasa adalah 220 volt. Trafo isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer, tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkonpensasi kerugian. Isolasi pada peralatan sistem tenaga berfungsi untuk memisahkan bagian-bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan atau dapat juga antara bagian bertegangan dengan bagian bertegangan lain agar diantara bagian tersebut tidak terjadi lompaan listrik (flash over). Auto trafo umumnya hanya memiliki sebuah gulungan pada keseluruhan gulungan trafo, seluruh kawat yang dipergunakan baik input maupun output akan terhubung pada salah satu ujungnya. Cara kerja sistem menyeluruh : Power utama catu daya terdapat dari PLN yang dikirim melalui jaringan tegangan menengah menuju gardu distribusi, di dalam gardu distribusi tegangan di step down dari 20 KV menjadi tegangan volt ac. 47

14 Tegangan 380 V digunakan sebagai inputan pada Constant Current Regulator (CCR), karena kebutuhan pada beban yang mengedepankan kualitas cahaya atau intensitas cahaya pihak pengelola bandara menggunakan CCR sebagai catu daya yang tidak berpengaruh terhadap perubahan beban sehingga pada hal ini untuk menjaga agar intensitas cahaya tetap konstan maka harus menjaga agar arus tetap konstan. Output ccr berupa arus konstan 6.6 amper kemudian ditarik jauh kea rah beban menggunakan kabel flx2cy, pada beban akan dipasangkan trafo seri sebagai penguat dan proteksi pada bagian sekunder sehingga tidak mematikan beban yang lain ketika salah satu beban rusak. Voltage regulator akan dipasang setelah keluaran dari trafo seri yang digunakan sebagai konversi arus menjadi tegangan nominal 12 vdc, pada voltage regulator ini tegangan atau arus yang masuk dari trafo seri akan di step down menjadi tegangan 12 vac, proses step down ini menggunakan auto trafo yang berukuran 1 ampere, setelah di step down kemudian akan disearahkan oleh diode bridge dan di filter oleh kapasitor C1, setelah diserahkan tegangan akan di perkuat oleh transistor Q1 kemudian di control oleh IC regulator agar tegangan yang dihasilkan murni 12 vdc sesuai kebutuhan beban, agar beban benar-benar mendekati pulse tegangan dc maka ditambahkan kapasitor C2 dan resistor C2 sebagian perata riak. Keuntungan rancangan voltage regulator ini digunakan adalah tidak memberatkan pihak pengelola untuk menarik kabel baru dari gardu menuju 48

15 landasan atau tempat dimana beban akan dipasang, rancangan voltage regulator ini juga sebagai inovasi baru dengan biaya investasi yang murah dan tidak memberatkan karena spesifikasi dari bahan rancangan cukup banyak terdapat dipasaran, rancangan voltage regulator ini juga dapat dimodifikasi sedemikian rupa sehingga mudah dalam melakukan penggantian, dari segi daya sangat kecil dalam penggunaannya, rancangan simple dan tidak menghabiskan tempat pada box lampu. 49