BAB II LANDASAN TEORI A. Global System For Mobile Communication (GSM) 1 Untuk menjalankan proses telekomunikasi memerlukan Media Transmisi. Media Transmisi adalah media penyampai infprmasi antara sumber informasi (komunikator) dengan penerima informasi. Transmisi yang digunakan berupa transmisi radio yang bersifat analog, yang diantaranya adalah : AMPS (Advanced Mobile Phone System) NMT (Nordic Mobile Telephone) NNT (Nippon Telegraph & Telephone) TACS (Total Access Communication System) Dan dalam bentuk model Transmisi Digitalnya adalah : GSM (Global System For Mobile Communication) DCS (Digital Communication System at 1800 MHz) PDC (Personal Digital Cellular) DAMPS (Digital AMPS) Global System For Mobile Communication (GSM) adalah system telephone bergerak yang berbasis teknologi cellular dengan simcard sebagai identitas pelanggan dan memiliki kemampuan roaming international. Kelebihan GSM dibanding analog dapat international roaming, kerahasiaan pembicaraan tinggi, adanya keunggulan pelayanan seperti fax dan data (paging) compatibility yang open interface. Keamanan panggilan dapat melalui simcard. 1. Struktur Jaringan GSM Struktur jaringan GSM terdiri dari 3 komponen dasar : 1. BSS (Base Station Subsystem) 2. SSS (Switching Subsystem) 3. OMS (Operation & Maintenance System)
Dan untuk komponen pendukung dari GSM tersebut adalah MS (Mobile System). MSC JKT BTS HP MSC MDN BSC BTS HP MSC BDG BTS HP Gambar 2.1. Bagan Komunikasi GSM Keterangan : a. MSC (Mobile Switching Center) berfungsi untuk melakukan switching terhadap jaringan, juga menyediakan hubungan dengan jaringan lain (telepon kabel PSTN). b. BSC (Base Station Controller) berfungsi untuk mengontrol beberapa BTS (Base Transceiver Station) dengan MSC. BSC sangat diperlukan untuk mengatur perpindahan Mobile Station (Handphone) dari satu BTS ke BTS lainnya. Kondisi perpindahan area ditentukan dari beda kekuatan sinyal, kualitas, trafik antara dua BTS yang overlooping. Beberapa BSC biasanya dilayani oleh sebuah MSC. c. BTS (Base Transceiver Station) menangani interface radio ke mobile station (Handphone) yang digunakan oleh pelanggan BTS adalah merupakan perangkat radio yang terdiri atas transceiver dan antena yang diperlukan untuk pelayanan pada setiap sel di jaringan. Sekelompok BTS dikendalikan oleh sebuah BSC. d. HP (Mobile Station/Handset/Terminal) adalah perangkat komunikasi bergerak yang digunakan oleh pelanggan yang terdiri dari SIM Card. SIM (Subscribe Identity Module) merupakan smart card identitas
terminal. Dengan memasang SIM Card ke dalam terminal, pengguna dapat mengakses jaringan GSM. BSS BSC SSS PSTN/ISDN Other Netwok MSC/ VLR BSC EIR HLR/AuC OMS OMC - R OMS Kartu Hallo Gambar 2.2. GSM Network 2. Base Station System (BSS) Semua fungsi yang berhubungan dengan radio dilaksanakan oleh BSS, dan BSS terdiri dari : a. BSC (Base Station Controller) Berfungsi : Interface ke arah MSC, BTS, dan OMC Mengendalikan BTS BTS yang dibawahnya Mengatur proses Handover Management Radio Resources b. BTS (Base Transceiver Station) Fungsinya adalah : Berinteraksi langsung dengan MS melalui Radio / Air Interface Memancarkan dan menerima signal informasi Terdiri dari beberapa TX/RX Radio service area suatu BTS membentuk cell Memiliki kapasitas tertentu
3. Automatic Transfer Switch (ATS) 2 ATS merupakan suatu sistem yang dapat memonitor dan melakukan pensakelaran secara automatis dari posisi incoming PLN ke Genset dan sebaliknya. Gambaran umum ATS : a. ATS memiliki 4 kontak utama, 2 kontak bantu dan 2 coil b. ATS ini biasanya dipakai sebagai trnsfering 2 power supply ke beban (PLN atau GENSET) c. Untuk terminal koneksi ada 3, yaitu : Termina Power A (3/L1, 6/L2, 9/L3, 12/N) Terminal Power B (2/L1, 5/L2, 8/L3, 11/N) Terminal Power LOAD (1/L1, 4/L2, 7/L3, 10/N) 3/L1 6/L2 9/L3 12/N NC 1/L1 4/L2 7/L3 10/N NO COM ATS A B A1 A2 B1 B2 COM NO NC 2/L1 5/L2 8/L3 11/N Gambar 2.3 Konstruksi Automatic Transfer Switch KONTAK UTAMA KONTAK BANTU B1 2/L1 3/L1 5/L2 6/L6 8/L3 9/L3 11/N 12/N NO NC NC NO A B2 1/L1 4/L2 7/L3 10N COM COM A Gambar 2.4 Penterminalan pada Automatic Transfer Switch
B. Generator Sinkron 1. Prinsip Dasar 7 Generator ac atau alternator pada prinsipnya bekerja atas dasar prinsip induksi elektromagnetik begitu juga dengan generator dc. Dan secara umum juga pada generator ac dan dc ini terdapat belitan stator dan medan magnit. Namun diantara keduanya terdapat perbedaan, yakni pada generator dc kumparannya yang bergerak sedang system kemagnitannya diam, dan pada alternator (generator ac) kebalikannya. Dalam hal ini konstruksi dasar dari generator terdiri atas belitan yang terpasang pada sebuah elemen yang diam yang disebut stator dan belitan magnit yang terpasang pada element yang berputar disebut rotor. Konstruksi stator generator secara umum diperlihatkan pada Gambar 2.5. Gambar 2.5 konstruksi Stator generator Pada stator memiliki konstruksi yang terbuat dari besi yang memiliki beberapa slot yang merupakan tempat berkumpulnya batang konduktor belitan. Rotor akan berputar tak terkendali tanpa adanya kutup utara dan selatan yang tetap. Pada saat rotor berputar, konduktor stator yang terpotong oleh fluxi magnit yang terus menghasilkan medan magnit dikarenakan adanya kutub magnit utara dan selatan, terjadilah induksi magnit. Karena gaya gerak magnit telah timbul pada konduktor stator, dimana frekuensi terus dipertahankan oleh kutub kutub yang berputar melewati batang konduktor dalam satu detik, dan prinsip ini sesuai dengan kaedah tangan kanan.
2. Gaya Gerak Listrik (GGL) Induksi 7 Jika, Z = Nomor dari konduktor/phase = 2T dimana T adalah nomor koil/phase P = Nomor dari kutub F = Frekuensi dari ggl induksi (Hz) φ = Fluks/kutub (Weber) K d = Faktor distribusi = sin m β 2 msin β 2 K c atau K p = Faktor jarak kumparan = Cos α 2 K f = Faktor Bentuk = 1,11, jika diasumsikan ggl sinusoidal N = Kecepatan putar (rpm) Pada sekali putaran (60/N) perdetik salah satu konduktor stator dipotong oleh sebuah fluxi dari φ P weber, dimana : dφ = φ P dan dt = 60/N second.. (2.1) ggl rata rata/konduktor = dφ φp φnp = = Volt.. (2.2) dt 60 N 60 Sekarang kita tau bahwa f = PN/120 atau Bila disubstitusikan, menjadi : N = 120 f / P φp 120 f Ggl induksi rata rata /konduktor = x 60 P Jika diketahui impedansi konduktor Z seri/phasa, maka : = 2 f φ Volt.. (2.3) Ggl induksi rata rata/ phasa = 2fφ Z Volt = 4fφ T Volt (2.4) Nilai rmsnya/phasa = 1.11 x 4fφ T = 4,44 f φ T Volt. (2.5) Maka tegangan sebenarnya/phasa : = 4,44 K c K d f φ T = 4 K f K c K d f φ T Volt (2.6) Jika alternator belitannya terhubung bintang, maka tegangan linenya di kali dengan 3.
3. Kecepatan Putar 3 Cara bagaimana menggabungkan ggl dalam belitan stator adalah dengan memutarkan elektromagnet sebagai rotor. Untuk generator berdaya kecil digunakan pula magnet permanen sebagai rotor. Jika rotor mempunyai P jumlah kutub, selang seling kutub utara dan selatan pada permukaan rotor, dan frekuensi (f) yang ingin dibangkitkan dalam stator, maka rotor harus diputarkan dengan kecepatan : n f = = P / 2 dalam putaran perdetik (rps). (2.7) 60 f 120 f Atau n = = P / 2 P dalam putaran permenit (rpm).. (2.8) Di Indonesia dibakukan frekuensi nominal 50 Hz, dengan demikian putaran generator sinkron yang dapat digunakan diperlihatkan dalam table berikut Tabel 2.1 Standar Belanda Untuk Mesin Listrik P N (rpm) P N (rpm) 2 3000 28 214 4 1500 32 188 6 1000 36 167 8 750 40 150 10 600 48 125 12 500 (56) (107) 16 375 64 94 20 300 (72) (83) 24 250 80 75
4. Beberapa Jenis Generator 3 Dilihat dari penggerak utama generator sinkron dapat digolongkan ke dalam generator motor bakar, generator hidro dan generator turbin uap. Selain itu mesin sinkron dapat digunakan sebagai motor atau kompensator. a. Generator motor bakar Generator cadangan sering diperlukan ataupun disyaratkan bagi industri dan bangunan komersial. Sebagai penggerak utama digunakan berbagai jenis motor bakar diesel atau turbin gas. Pasangan diesel generator sering dibuat sebagai satu unit. Gambar 2.6 Dasar Pembangkitan Listrik Pada saat ini kebanyakan bangunan bangunan menyediakan alaternator yang berjenis genset sebagai suplai daya cadangan. Sebagaimana yang diperlihatkan pada Lampiran 1, dimana bermacam jenis tipe genset dan sebuah konstruksilengkap genset. b. Generator Hidro Digerakkan oleh turbin air pada kecepatan antara 90 sampai 1000 rpm, dayanya dapat mencapai 750 sampai 1000 MW. Karena kecepatannya yang rendah yang ditentukan oleh perbedaan tinggi air dan jenis turbin, maka rotor dibuat dengan kutub banyak yang mengakibatkan diameternya menjadi besar. Porosnya dapat dipasang horizontal dan vertikal.
c. Generator Turbin Uap Generator ini digerakkan oleh turbin uap dengan kecepatan tinggi sampai 3000 atau 3600 rpm, dengan daya sampai 100 MW. Rotornya berkutub dua dan berbentuk silinder. 5. Pengaturan Tegangan 3 Pengaturan tegangan adalah besarnya perubahan tegangan terminal yang tergantung pada perubahan beban dan juga factor daya bebannya. Sama halnya dengan transformator, persentase pengaturan tegangannya adalah sebagai berikut : E V R (%) = A V x 100 %... (2.9) V Dimana, E A = E bn = Tegangan terminal tanpa beban (ggl) V = Tegangan terminal pada saat beban penuh Adapun metode untuk menentukan besarnya pengaturan tegangan adalah : a. Metode Impedansi Sinkron b. Metode Amper Belitan c. Metode Faktor daya nol 6. Vektor Diagram Alternator Berbeban 7 Sebelum membahas mengenai vector, coba kita lihat beberapa symbol yang harus diingat : E 0 = Ggl tanpa beban, merupakan representasi harga maksimum dari ggl Induksi E = Ggl induksi berbeban. Vektornya dibentuk oleh I X a V = Tegangan Terminal, ini merupakan vector yang terbentuk oleh I Z s 2 2 Z = ( ) R +, sering disimbolkan dengan Z a a X L I = Arus jangkar/phasa; dan φ = sudut factor beban
I Zs I Z E 0 E I Xa I XS I Z E 0 E I Zs I Xa E 0 I Zs I Z I E I Xa I XL I XS 0 I V I Ra I XL 0 φ I I R I XL V a I XS 0 φ V I Ra (a). (b). Gambar 2.7 (c). Pada Gambar 2.7 terlihat bahwa (a) merupakan vektor diagram disaat unity, (b) vektor diagram disaat legging dan (c) vektor diagram saat leading. Semua diagram di atas adalah untuk perphasa dari mesin 3 phasa. C. Trafo Arus ( Current Transformer) 5 Trafo arus digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper dan arus yang mengalir dalam jaringan tegangan tinggi. Jika arus yang hendak diukur mengalir pada jaringan tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 A, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan suatu ammeter yang dihubungkan seri dengan jaringan. Tetapi jika arus yang hendak diukur mengalir pada jaringan tegangan tinggi, meskipun besarnya di bawah 5 A, maka pengukuran tidak dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan suatu ammeter, karena cara yang demikian berbahaya bagi operator. Disamping untuk pengukuran arus, trafo arus juga dibutuhkan untuk mengukur daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi Kumparan primer trafo arus dihubungkan seri dengan jaringan atau peralatan yang akan diukur arusnya, sedang kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau rele proteksi. Pada umumnya peralatan ukur dan rele membutuhkan arus 1 atau 5 Amper. D. Baterai 7 Baterai adalah alat untuk menghasilkan emf oleh proses kimia. Jika sumber tegangan emf tersebut dihubungkan ke suatu beban, energi kimia tersebut akan diubah menjadi energi listrik.
Klasifikasi baterai : 1. Baterai Primer 2. Baterai sekunder Baterai primer hanya digunakan untuk sekali pemakaian saja (perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik). Pada waktu baterai dipakai, material dari salah satu elektroda menjadi larust dalam elektrolit dan tidak akan dapat dikembalikan ke keadaan semula. Baterai sekunder adalah baterai yang digunakan (discharge) dan kembali dimuati (charging). Pada waktu baterai dimuati elektroda dan elektrolit mengalami perubahan kimia. Setelah baterai ini dipakai, elektroda dan elektrolit dapat dimuati kembali ke kondisi semula setelah kekuatannya melemah. Dan untuk melihat bentuk dan konstruksinya dapat dilihat pada Lampiran 3. E. Rectifier (Penyearah) Rectifier atau yang sering disebut sebagai penyearah banyak dijumpai hampir pada setiap aplikasi kegiatan manusia diterapkan, seperti tv, radio, komputer dan perlatan peralatan praktis lainnya. Secara umum rectifier diklasifikasikan ke dalam 2 kategori penyearahan : 1. Penyearah setengah gelombang 2. Penyearah gelombang penuh Berikut seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.8 adalah merupakan rangkaian penyearah setengah gelombang. Beberapa keterangan tambahan mengenai rectifier dapat dilihat pada Lampiran 4. Dioda 220 Volt V1 V2 Beban Gambar 2.8 Sebuah sistem penyearah