RANCANG BANGUN PANEL CATU DAYA LISTRIK PADA MEJA LABORATORIUM DESIGN AND BUILD OF POWER PANEL LABORATORY Hegi Rahmat ( 091321019 ) Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir, Ds.Ciwaruga Kotak Pos 6468 BDCD, Bandung Telepon (022) 2012045 ABSTRAK Panel catu daya listrik merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk memberikan sumber tegangan terhadap peralatan yang membutuhkan sumber tegangan listrik. Tegangan yang dihasilkan dapat dibuat berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan perancangan yang diinginkan dan tergantung dari jenis beban yang akan digunakan. Dalam implementasinya panel catu daya listrik yang akan dibuat terdiri dari beberapa jenis tegangan dengan nilai yang bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini, karena alat ini juga akan ditempatkan dilaboratoium yang memungkinkan untuk memerlukan sumber tegangan yang sesuai dengan kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya listrik ini akan dibuat untuk tegangan AC dan tegangan DC. Panel catu daya listrik ini dapat mensuplai tegangan tiga phasa 380/220 V, satu phasa 220 V, Tegangan DC 12 V dan 5 V, dilengkapi dengan MCB, ELCB, dan Emergency Stop. Kata kunci : Catu daya, tegangan AC, tegangan DC ABSTRACT Electric power supply Panel is a tool that can be used to provide a voltage source to the tools that require the source voltage. The resulting voltage could be made a whole range of voltage in accordance with design desired and depending on the type of load to be used. In the implementation of electric power supply panel be created consisting of several types of voltage with the value bervariatif, is intended to be more broadly use panel power supply electricity, because these tools will also be placed dilaboratoium the notabenya makes it possible to require a voltage source to suit your needs, and basically this electrical power supply panel will be created to AC voltage and DC voltage. Electric power supply Panel consists of three phase voltage 380/220 V, single phase voltage 220 V, DC Voltage 12 V and 5 V, with MCB, ELCB and Emergency Stop. Keywords: power supply, AC voltage, the DC voltage
I. PENDAHULUAN Dalam melakukan praktikum dilaboratorium teknik listrik Polban akan adanya kebutuhan perancangan panel listrik untuk meja laboratorium, peranan yang sangat penting khususnya untuk instalasi praktikum teknik listrik merupakan suatu hal yang sangat esensial dalam kehidupan manusia, hampir semua aktivitas memerlukan energi lisrik begitupun dalam suatu aktivitas perkuliahan dalam penyampaian materi suatu perkuliahan sering di sampaikan dengan melakukan praktek langsung dengan alat yang bersangkutan dengan materi yang di bahas. Pelaksanaan praktikum dari suatu mata kuliah di maksudkan agar mahasiswa dapat menguasai tentang aplikasi suatu peralatan untuk kehidupan sehari-hari dan juga untuk aplikasi di dunia perindustrian, namun akan menjadi kendala yang sangat besar ketika dalam praktikum mahasiswa kekurangan alat atau bahan sebagai sarana pendukung agar teori yang disampaikan dapat di buktikan saat praktikum maka untuk menjabatani pelaksanaan proses penyampaian dan penyerapan ilmu yang lebih terstuktur dan juga untuk merevitalisasi laboratorium penulisan mengambil judul untuk proyek akhir Rancang Bangun Panel Catu Daya Listrik Pada Meja Laboratorium. Dalam proyek akhir ini akan di lakukan perancangan dan pembuatan panel catu daya listrik pada meja loboratorium dengan input sumber tiga phasa 380 volt dan satu phasa 220 volt. Di mana di dalam meja laboratorium ini terdapat tiga macam tegangan yang nantinya dapat digunakan sebagai sumber energi listrik tiga phasa,satu phasa dengan tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt, meja laboratorium ini dilengkapai dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency switch sebagai system pengaman apabila terjadi gangguan baik hubung singkat atau beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda bahwa sumber dalam keadaan ON. Untuk mengubah tegangan AC ke DC digunakan rangkaian rectifier dengan menggunakan trafo step down yang kemudian di searahkan dengan menggunakan topologi setengah gelombang yang terdiri dari dua buah diode. Meja laboratorium ini dapat digunakan suplay tegangan AC tiga fasa 380V, 220V, dan tegangan DC 12V dan 5V yang tentunya membantu mahasiswa dalam pelaksanaan praktikum. II. LANDASAN TEORI Panel catu daya listrik merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk memberikan sumber tegangan terhadap peralatan yang membutuhkan sumber tegangan listrik. Tegangan yang dihasilkan dapat dibuat berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan perancangan yang diinginkan dan tergantung dari jenis beban yang akan digunakan. Dalam implementasinya panel catu daya listrik yang akan dibuat terdiri dari beberapa jenis tegangan dengan nilai yang bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini, karena alat ini juga akan ditempatkan di laboratoium yang memungkinkan untuk memerlukan sumber tegangan sesuai dengan kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya listrik ini akan dibuat untuk tegangan AC dan tegangan DC. 2.1 MCB (Miniature Circuit Breaker) MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah pengaman rangkaian yang dilengkapi dengan pengaman thermis (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi relai elektromagnetik untuk pengaman hubung singkat. MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit 1 (satu) fasa dan 3 (tiga) fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu : 1. Dapat memutuskan rangkaian 3 (tiga) fasa walaupun terjadi
hubung singkat pada salah satu fasanya. 2. Dapat digunakan kembali setelah rangkaian diperbaiki akibat hubung singkat atau beban lebih. 3. Mempunyai tanggapan yang baik apabila terjadi hubung singkat atau beban lebih. Gambar 2.6 Rangkaian Prinsip Kerja ELCB Gambar 2.1 MCB (Satu) Fasa dan MCB 3 (tiga) fasa 2.2 ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) adalah pemutus yang peka terhadap arus bocor, yang dapat memutuskan sirkit termasuk penghantar netralnya secara otomatis dalam waktu tertentu. Apabila arus sisa yang timbul karena terjadi kegagalan isolasi melebihi nilai tertentu, sehingga tercegahlah bertahannya tegangan sentuh yang terlalu tinggi. Gambar 2.2 Bentuk Fisik ELCB 3.1 Tahapan Perancangan Dalam perencanaan suatu alat ada sebuah tahapan perancangan yang dicapai. Untuk perancangan panel catu daya listrik pada meja laboratorium ini dituangkan dalam beberapa tahapan. Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk mendapatkan alat yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapakan, dengan memperhatikan komponen yang digunakan. Dalam pemilihan komponen dan rangkaian ada beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan dalam mencapai tujuan tersebut, adapun hal yang harus dipertimbangkan tersebut adalah ketersedian komponen di pasaran, spesifikasi komponen, harga komponen (keekonomisan). Beberapa tahapan perancangan adalah sebagai berikut : 3.1.1 Flowchart Flowchart di bawah ini menunjukan proses yang dilakukan dalam merancang alat yang diinginkan. Tujuan dibuatnya flowchart ini memudahkan untuk melakukan perancangan, jadi tahapan yang dijalankan sesuai urutan yang ada dalam flowchart sehingga proses perancangan menjadi mudah
karena tahapan dalam perancangan alat sudah ditentukan terlebih dahulu. dibawah ini merupakan flowchart dari proyek akhir ini : lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda bahwa sumber dalam keadaan ON. 3.2.1 Menentukan Komponen 3.2.1.1 Komponen Pengaman 1. ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) 2. MCB 3 (tiga) fasa 3. MCB 1 (satu) fasa 4. Emergency Stop 3.3.2.2 Komponen Utama 3.2 Deskripsi dan Spesifikasi Alat Panel catu daya listrik adalah alat yang dibuat untuk sumber tegangan listrik dengan input sumber 3 (tiga) fasa 380 volt, di mana di dalam catu daya listrik laboratorium ini terdapat tiga macam tegangan yang nantinya dapat digunakan sebagai sumber energi listrik 3 (tiga) fasa,1 (satu) fasa dengan tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt (3A), meja laboratorium ini dilengkapai dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency switch sebagai system pengaman apabila terjadi gangguan baik hubung singkat atau beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan 1. Stop Kontak 1 (Satu) fasa 2. Socket 3 (tiga) fasa 3. Kotak Kontak DC 3.3.2.3 Komponen Pendukung 1. Saklar untuk DC 2. Selector switch 3. Lampu indicator 3.3.2.4 Komponen penghubung 1. Kabel NYA 2. Blok terminal 3. Socket male 3 (tiga) fasa 3.3 Perancangan Alat 3.3.1 ELCB Tegangan aman manusia V = 50 volt Tahanan manusia R = 1700 Ω Arus (I) I = V/R I = 50 = 0,029 A 1700 Maka ELCB yang digunakan adalah : = 30 ma 3.3.2 MCB MCB 3 Fasa Spesifikasi Beban = 2 KW = 2000 watt
R S T N PE S0 S1 SOCKET 3 FASA ELCB 3 FASA SELEKTOR SWITCH R S T N FEMALE PLUG 3 FASA S2 STOP KONTAK 1 SAKLAR T1 T2 D1 D2 C1 C2 C7 C8 IC1 IC2 IC3 IC4 C3 C4 C9 C10 Q1 Q2 Q3 Q4 C5 C6 C11 C12 + 12 V 0 V - 12 V + 5 V 0 V - 5 V Maka mcb yang digunakan = 2000 380 x0,8 3 3,79 A Maka MCB yang digunakan = In x 1,5 5,6 A MCB = 6 A MCB 1 Fasa Spesifikasi Beban = 2KW = 2000 watt Maka MCB yang digunakan = 5,68 A Maka MCB yang digunakan adalah = In x 1,5 = 5,68 x 1,5 = 8,52 A MCB = 10 A Spesifikasi Stop kontak 1 Phasa Tegangan (V) : 230 V = = 3,79 x 1,5 = Dalam realisasi perancangan alat panel catu daya listrik ini dilakukan dengan tahapan seperti di atas namun dalam percobaan awal dilakukan dengan menggunakan software PROTEUS untuk meyakinkan rangkaian dan nilai komponen yang akan digunakan benar, tidak terjadi kesalahan. Selanjutnya untuk melihat hasilnya secara real dilakukan percobaan kembali di matrix/project board. Setelah percobaan awal di matrix board berhasil atau sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan lalu dilakukan tahap pembuatan PCB. Kemudian rangkaian yang awal dibuat di matrix board dipindahkan ke PCB untuk di solder. Dan untuk selanjutnya dilakukan percobaan/ pengujian kembali, karena bisa saja ada kesalahan dalam proses penyolderan. Arus (I) : 16 A Spesifikasi Saklar Tegangan (V) : 230 V Arus (I) : 16 A Spesifikasi Lampu Indikator Teagangan (V) : 230 V Arus (ma) : 20 ma Spesifikasi Catu Daya Tegangan DC (V) : 12 volt DC Arus (I) : 3 A Tegangan DC (V) : 5 volt DC Arus (I) : 3 A Gambar 3.5 Hasil Desaign Catu Daya Listrik Rangkaian Realisasi Catu Daya Listrik Pada Meja Laboratorium 3.4 Realisasi
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA 4.1 Tujuan Untuk mendapatkan hasil alat yang diinginkan maka harus dilakukan suatu pengujian dan hasil pengujian tersebut kita mendapatkan beberapa data pengujian. Data teresebutlah yang menjadi dasar untuk menganalisa kinerja dari sebuah alat. Adapun tujuan dari analisa data pengujian dari alat yang dibuat adalah untuk mengetahui apakah sistem atau alat yang telah dibuat telah sesuai dengan spesifikasi. Selain itu juga untuk mengetahui : 1. Nilai tegangan tiga fasa ( kotak kontak 3 fasa ). 2. Nilai tegangan satu fasa ( kotak kontak 1 fasa ). 3. Nilai tegangangan masing-masing fasa pada socket 3 fasa (R,S,T dan N) 4. Nilai keluaran tegangan DC ± 5 volt dan DC ± 12 volt. 5. Hsil pengujian tegangan kerja dan fungsi emergency fungsi proteksi hubung singkat dan beban lebih,serta arus bocor ketanah. 4.2 Langkah Percobaan/Pengujian Langkah percobaan : 1) Mempersiapkan alat alat yang akan digunakan. 2) Merangkai alat dengan benar. 3) Merangkai alat ukur sesuai dengan besaran yang akan diukur. 4) Memastikan rangkaian benar sebelum alat dioperasikan. 5) Menyambungkan rangkaian dengan sumber. 6) Mencatat hasil pengujian 7) Bentuk tabel hasil pengujian 4.3 Alat dan Bahan Yang Digunakan Alat dan bahan yang digunakan : 1) Modul Panel listrik catu daya 3 fasa / 1 fasa 2) Amperemeter. 3) Voltmeter. 4) Motor DC 5) Motor AC Siemens 1,1 Kw ; 50 Hz. 6) Sumber tegangan modul panel 380 V. 7) Kabel probe. Dalam pengujian alat yang telah dirancang perlu dilakukan perangkaian alat dan juga ada beberapa langkah yang harus dilakukan, agar pengujiannya sesuai dengan yang ditentukan. 4.4 Menguji Tegangan Keluaran Modul Panel Catu Daya Listrik 4.4.1 Menguji Tegangan Keluaran Kotak Kontak 3 fasa 4.4.1.1 Tujuan Untuk mengetahui tegangan keluaran dari modul panel listrik catu daya 3 fasa yang nantinya akan diberikan beban tiga fasa. 4.4.1.2 Alat dan Bahan yang digunakan Alat dan bahan yang digunakan 1) Modul Panel catu daya listrik
3 (tiga) fasa / 1 (satu) fasa 2) Voltmeter. 3) Sumber tegangan AC 380 Volt. 4.4.1.3 Langkah Pengujian 1) Persiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. 2) Rangkai komponen sesuai dengan gambar rangkaian pengujian. 3) Sambungkan supply AC PLN pada nilai 380 V untuk mencatu daya panel catu daya listrik. 4) Sambungkan alat ukur voltmeter sesuai dengan gambar rangkaian. 5) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa pada R-S menggunakan voltmeter dan set voltmeter sesuai pengukuran yang dibutuhkan. 6) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa pada R-T menggunakan voltmeter dan set voltmeter sesuai pengukuran yang dibutuhkan. 7) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa pada T-S menggunakan voltmeter dan set voltmeter sesuai pengukuran yang dibutuhkan. 4.4.1.4 Rangkaian Pengujian Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Keluaran tegangan antar phasa & Phasa netral 4.4.1.5 Hasil Pengukuran Hasil pengukuran dan perhitungan dari Menguji tegangan keluaran kontak 3 (tiga) fasa didapat : Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pengukuran tegangan Tegangan terukur (volt) R-S 363 R-T 367 S-T 368 R-N 207 S-N 208 T-N 210 4.4.1.6 Analisa Dari hasil pengujian diatas didapatkan hasil seperti pada tabel 4.1 dimana tegangan antar fasa dan fasa- netral yang hampir mendekati nilai ideal yaitu antar fasa 380 volt dan fasa-netral 220 volt. 4.4.2 Menguji Tegangan Keluaran Kotak Kontak DC ± 5 Volt 4.4.2.1 Tujuan Untuk mengetahui tegangan keluaran dari modul panel listrik catu daya 1 (satu) fasa DC ±5 volt, serta sebagai perbandingan dan untuk mengetahui selisih yang ada dengan catu daya seharusnya. 4.4.2.2 Alat dan Bahan Yang digunakan Alat dan bahan yang digunakan : 1) Modul Panel listrik catu daya 3 (tiga) fasa / 1 (satu) fasa. 2) Sumber tegangan AC modul panel 380 Volt. 3) Osciloscope.
4) Kabel probe. 4.4.2.3 Langkah Percobaan 1) Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. 2) Merangkai komponen sesuai dengan gambar rangkaian pengujian. 3) Menyambungkan supply AC PLN pada nilai 380 V untuk mencatu daya panel catu daya listrik. 4) Mengkalibrasi oscilloscope. 5) Menghubungkan kabel probe dari oscilloscope ke terminal keluaran rangkaian penyearah ± 5 volt DC. 6) Menguji tegangan positif dan negatif sumber power supply DC ±5 volt dan set oscilloscope pada volt/div yang sesuai. 7) Mencatat hasil pengujian dan kemudian di foto gelombang keluaranya. V.PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengukuran data dan analisa panel listrik yang telah dirancang didapat beberapa kesimpulan diantaranya : 1. Panel catu daya listrik dapat berfungsi sebagaimana mestinya sesuai dengan nilai tegangan masing- masing yang dirancang. 2. Pada pengujian antar fasa didapat hasil pengukuran : R-S : 363 volt;r-t : 367 volt ; S-T : 368 volt : R-N : 207 volt ; S-N : 208 volt ; T-N : 210 volt. 3. Pada pengujian rangkaian power supply DC yang dibuat tegangan keluaran dan bentuk gelombang yang diinginkan sudah sesuai dengan nilai tegangan yang diinginkan yaitu sebesar 5 volt DC dan 12 volt DC. 4. Pengujian tegangan tiga fasa menggunakan dilakukan dengan beban motor tiga fasa dengan daya 1,1 KW motor dapat berputar dan untuk pengukuran arus pada masing- masing fasa didapat R : 1,92 A ; S : 2,03 A ; T : 1,89 A. 5.2 Saran Sebaiknya dilengkapi dengan alat ukur pada panel catu daya listrik ini agar penggunaan dapat maksimal dan tegangan keluaran dapat dilihat pada alat ukur, ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam pembacaan tegangan keluar untuk masingmasing tegangan yang dibuat baik DC atau AC. DAFTAR PUSTAKA 1) Aris munandar Artono, Kuwuhara Susumu. 1997. Teknik Tenaga Listrik.Jakarta : Pradyna Paramita. 2) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional.
3) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 2. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. 4) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 3. Jakarta :Departemen Pendidikan Nasional. 5) Siswoyo. 2008. Teknik Listrik Industri Jilid 3. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. 6) Tohir, Toto, ST., MT. 2010. Analisa Sistem Tenaga. Politeknik Negeri Bandung. 7) Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009. Kiat Penulisan Laporan Ilmiah Untuk Program Diploma. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.