KONVERTER ELEKTRONIKA DAYA UNTUK PEMAKAIAN TENAGA LISTRIK PADA BEBAN LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS

PROSIDING 20 13 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK KONVERTER ELEKTRONIKA DAYA UNTUK PEMAKAIAN TENAGA LISTRIK PADA BEBAN LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS Muhammad Tola, Baharuddin M. Diah, Rahmat Santosa & Eidil Dhanurmawijaya Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km.10 Tamalanrea Makassar, 90245 Telp./Fax.: 081342117772 /(0411) 491085 e-mail: m.tola@yahoo.com Abstrak Dua bentuk energy listrik yang digunakan yaitu arus searah (dc) dan arus bolak-balik (ac) banyak dimanfaatkan, tergantung bentuk, besaran dan / atau frekuensi yang diperlukan. Ada empat konversi yang berbeda antara sumber listrik dc dan ac. Konversi ini dilakukan oleh sirkuit yang disebut dengan converter daya. Konverter diklasifikasikan sebagai: Konverter AC-DC ( dari satu fasa atau tiga fasa ac ke dc tegangan variable), Konverter AC-AC (dari satu fasa atau tiga fasa ac ke ac tegangan variable), Konverter DC-DC (dari dc ke dc tegangan variable) dan Konverter DC-AC ( dari dc kebesaran variable dan frekuensi variabel, satu fasa atau tiga fasa ac). Kata Kunci: konverter AC-DC, konverter AC-AC, konverter DC-DC, konverter DC-AC, dynamic electrical load, static electrical load Abstract Two forms of electrical energy are the direct current (dc) and alternating current (ac) is widely used, depending on the shape, size and / or frequency required. There four different conversion between dc and ac power source. This conversion is done by a circuit called a power converter. Converters are classified as follows: AC-DC converters: from single phase or three-phase ac to dc voltage variable; AC-AC Converter: from single phase or threephase ac to ac variable voltage; DC-DC converters: dc to dc voltage from a variable and DC-AC converters: dc greatness of variables and variable frequency, single phase or three - phase ac. Keywords: AC-DC converter, AC-AC converter, DC-DC converter, DC-AC converter, electrical dynamic load, static electrical load PENDAHULUAN Sumber daya listrik yang terbatas menyebabkan sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir oleh PLN. Hal inilah yang menyebabkan PLN membuat peluang bagi masyarakat Indonesia yang ingin membantu menambah daya listrik untuk memperbesar perindustrian daya listrik. Untuk mengefektifkan pemakaian pada beban tenaga listrik, dapat dilakukan dengan cara memparalelkan jaringan listrik PLN dengan pembangkit listrik baru. Untuk dapat mengefektifkan pemakaian listrik pada beban, maka harus dilakukan pemakaian konverterkonverter yang efektif. Tujuan makalah ini adalah untuk melaporkan hasil penelitian rangkaian konverter-konverter yang mensimulasikan rangkaian koneksi ke jala-jala listrik dengan menggunakan dua buah function generator sebagai pengganti sumber tegangan AC-nya. Function generator pertama digunakan sebagai pengganti gelombang masukan pembangkit PLN, sedangkan function generator kedua digunakan sebagai pengganti gelombang masukan pembangkit baru. Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE5-1

Konverter Elektronika Daya Untuk Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa BAHASAN Untuk menunjang penelitian ini dibutuhkan peralatan berupa solder, alat ukur (osiloskop, voltmeter, amper meter, frekuensi meter) dan peralatan mekanis. Selain itu juga dibutuhkan perangkat lunak yang mempunyai kemampuan untuk membuat desain skematik rangkaian elektronika. Sedangkan bahannya berupa Printed Circuit Board (PCB) double layer, komponen Transistor Transistor Logic (TTL berisi diode, resistor, kapasitor, trimpot, dan lainnya), vertinax dan box cover. Tahap persiapan meliputi pencarian data dan bahan mengenai konverter-konverter dan data mengenai rangkaian trigger untuk konverter, dilakukan dengan media internet, membaca buku literature dan diskusi. Pada bagian ini dijelaskan setiap unit converter sebagai bagian dari sistem, yaitu: Konverter AC/AC Tegangan, arus dan frekuensi dari suatu system listrik adalah merupakan perbandingan besarnya unsur input dan besarnya unsur output dari system tersebut. Dalam system tenaga listrik dikenal 2 hal yang digunakan, antara lain: 1. Sistem arus bolak-balik ) 2. Sistem arus searah ) Kedua sistem tersebut di atas dapat dirancang untuk membentuk suatu rancangan yang disebut konverter AC/AC yang penggunaannya sangat luas dan efektif. Gambar 1. Konverter AC/AC Konverter AC/DC Konverter AC/DC secara sederhana memiliki input adalah tegangan arus bolak-balik dan keluarannya adalah tegangan arus searah yang bias dikontrol. Gambar 2. Konverter AC/DC Konverter DC/DC Pada gambar 3 memperlihatkan suatu konverter DC/DC dimana inputnya adalah DC (arus searah) yang bias tetap atau variabel, Outputnya adalah DC (arus searah) yang bias tetap atau variabel. Gambar 3. Konverter DC/DC ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 7 : Desember 2013 TE5-2

PROSIDING 20 13 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Konverter DC/AC Pada gambar 4 memperlihatkan suatu konverter DC/AC (Inverter) dimana inputnya adalah DC yang bias tetap atau variabel. Demikian pula outputnya adalah AC yang kesemuanya bias tetap dan bias variabel. Penggunaan konverter DC/AC pada system kelistrikan dapat kita manfaatkan di industri, dan system beban kelistrikan. Gambar 4. Konverter DC/AC Penelitian ini melakukan analisis situasi yang bersumber dari lapangan dan literature, dan mendefinisikan kebutuhan yang harus dipenuhi oleh system yang akan dibangun. Tahap selanjutnya peneliti membuat perancangan system berdasarkan hasil tahap sebelumnya. Kemudian peneliti menerjemahkan perancangan sistem ke dalam konsep rancangan alat yang selanjutnya adalah implementasi hasil rancangan dalam bentuk pembuatan alat. ANALISA SITUASI PERANCANGAN SISTEM KONSEP RANCANGAN ALAT PEMILIHAN ALAT DAN BAHAN PERANCANGAN ALAT PEMBUATAN ALAT Gambar 5. Skema Tahap-Tahap Proses Perancangan HASIL DAN ANALISA Pada pengujian rangkaian konverter-konverter ini besarnya tegangan pada pembangkit berada pada besaran nilai yang tertentu, dalam hal ini yang konverter yang dimaksud adalah konverter AC/AC. Pada penelitian konverter AC/AC diterapkan pada dua jenis beban yaitu beban listrik statis dan beban listrik dinamis. Beban statis dapat berupa lampu, sedangkan beban dinamis berupa motor listrik. Kedua beban listrik tersebut dapat dikontrol dengan pengaturan sudut pada terminal gate thyristor. Pada pengujian rangkaian converter digunakan dengan cara mengatur sudut picuan gate thyristor dengan menggunakan rangkaian trigger. Beban yang digunakan berupa lampu sebagai static load dan motor ac sebagai dynamic load. Berikut di bawah ini data hasil penelitian rangkaian converter pada beban listrik statis dan beban listrik dinamis. Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE5-3

Konverter Elektronika Daya Untuk Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa Gambar 6. Static Load α = 60 o Gambar 7. Static Load α = 90 o Gambar 8. Static Load α = 120 o Gambar 9.Dinamic Load α = 60 o ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 7 : Desember 2013 TE5-4

PROSIDING 20 13 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Gambar 10.Dinamic Load α = 90 o Gambar 11.Dinamic Load α = 120 o Dari data hasil penelitian converter pada beban listrik statis dan dinamis, kita dapat melihat bahwa dengan menggunakan converter kita dapat mengefisienkan penggunaan listrik. Dengan menggunakan converter kita dapat mengendalikan besar tegangan dan arus keluaran system sesuai dengan kebutuhan beban sehingga penggunaan listrik lebih efektif. Data hasil penelitian diketahui bahwa dengan menggunakan converter kita dapat melakukan pengontrolan besar tegangan beban baik untuk beban listrik statis maupun dinamis, sehingga selain untuk memperbaiki system kelistrikan. SIMPULAN 1. Rangkaian konverter-konverter hasil modifikasi dapat menurunkan atau menaikkan suatu keluaran tertentu menjadi sesuai dengan yang diinginkan 2. Rangkaian konverter-konverter yang dibuat pada tegangan pembangkit yang sama tidak mengakibatkan terjadinya kenaikan tegangan melainkan terjadinya kekurangan besar tegangan, hal ini disebabkan karena pada rangkaian komponen yang digunakan yaitu thyristor. Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE5-5

Konverter Elektronika Daya Untuk Muhammad Tola, Baharuddin Diah & Rahmat Santosa DAFTAR PUSTAKA D. Ding, and R.A. Cooper, 2005, Electric-Powered Wheelchairs, a review of current technology and insight into future directions, IEEE Control system Magazine, pp. 22-34. James J. Burke, 1994, Power Distribution Engineering, Marcel Dekker, New York. John M.Paschal, 2001, EC&M s Electrical Calculation Handbook, McGrahill. New York, Katsuhiko Ogata, 1993, Teknik Kontrol Automatik, PenerbitErlangga, Jakarta. Muh. Harun Rasyid, Power Electronics, Circuit, Devices and Application, Prentice Hall International Inc. Muh. Sathir, Muchtar, 2005, Perencanaan Pemasangan Kapasitor Bank pada Hypermart GTC Makassar, Skripsi, Teknik Elektro Unhas. Ned Mohan,Power Electronics, Converter Application and Design, John Wiley & Son Inc. ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 7 : Desember 2013 TE5-6