ANALISA PERANCANGAN KELISTRIKAN PADA MESIN SPOT WELDING STASIONER Yudi Sushendi 1, Achirul Sholeh 1, Riski Maulana 1,* 1 Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Texmaco, Jl. Raya Cipeundeuy Pabuaran Km. 3,5 Cipeundeuy- Subang, Jawa Barat 41272. E-mail : Riski.maulana@gmail.com * ABSTRAKS Spot welding ( las titik ) termasuk las tahanan listrik jenis ini merupakan metode yang banyak dan sederhana, konsentrasi arus ditentukan oleh luas kontak antara elektroda dan benda kerja, dan penggunaan mesin spot welding dalam dunia fabrikasi cukup penting, spot welding yang digunakan pada umumnya berskala besar dan hanya digunakan pada suatu pengelasan saja, maka dari itu dibutuhkan suatu mesin spot welding bersekala kecil. Dengan alasan tersebut maka kelistrikan pada mesin spot welding menggunakan material-material industri seperti, relay berfungsi untuk pengunci TDR ( time delay relay ) yang mana fungsinya untuk memberi dan memutuskan tegangan secara otomatis kepada transformator dimana cara kerja transformator dapat mengkonversikan dari energi listrik menjadi panas dengan arus yang dihantarkan pada elektroda yaitu 284 Ampere yang mana mampu mengelas berbahan berjenis kawat dengan diameter 0,5 mm dan 1 mm dengan waktu yang dibutuhkan adalah 10 detik dan mampu menurunkan penggunaan daya KWh sekitar 0,01 KWh per 10 detik dan sangat efesiensi untuk penggunan idustri rumahan. Kata kunci : Spot welding, Kelistrikan, Penggunaan Kwh. 1.1 Latar Belakang 1. PENDAHULUAN Spot welding merupakan sebuah proses penyambungan dua buah kawat atau lebih pada titik-titik terpisah pada permukaan kawat, resistansi dari aliran arus pada kawat menimbulkan panas, kemudian terjadi kenaikan tempratur pada permukaan kontak kawat hingga mencapai titik lebur kawat,ditambah dengan adanya penekenan dari elektroda mesin spot weldingsehingga menyatu dan terbentuklah nuget las. Pengunaan mesin spot welding dalam dunia fabrikasi cukup penting, spot welding yang digunakan pada umumnya bersekala besar dan hanya digunakan pada suatu pengelasan saja, maka dari itu dibutuhkan suatu mesin spot welding bersekala kecil. Berdasarkan hasil rancangan dan percobaan diharapkan mesin spot welding dapat digunakan dalam skala industry rumahan seperti pembuatan, tong sampah, serok dan lainlain. 1.2 Konversi Energi Suatu energi manfaatnya baru akan dapat terlihat apabila energi tersebut mengalami suatu perubahan bentuk dari enegi satu ke dalam energi yang lainnya, seperti yang kita ketahui bahwa energi-energi memiliki suatu hukum yang sering disebut dengan hukum kekalan energi, bunyi hukum dari hukum kekekalan energi adalah energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah bentuk dari bentuk satu kebentuk yang lainnya. 1.3 Pengelasan Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur. Proses pengelasan (welding) merupakan salah satu teknik penyambungan logam dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan sehingga menghasilkan sambungan yang kotinu. Sedangkan definisi menurut Deutche Industrieand Normen (DIN), las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan melting atau cair (Wiryosumarto, 1996). 1.4 Relay Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan elektromagnetis, Jika sebuah penghantar dialiri oleh arus listrik, maka disekitar penghantar tersebut timbul medan magnet, medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan kelogam ferromagnetis. 18
1.5 Prinsip Kerja Timer Delay Relay Perinsip kerja timer menggunakan induksi magnet dan menggunakan rangkaian elektronika, timer dengan prinsip induksi magnet bekerja seperti prinsip motor induksi, sedangkan timer yang menggunakan prinsip elektronika memiliki rangkaian R dan C yang dihubungkan secara seri dan parerel, jika tegangan telah mengisi penuh maka relay timer akan terhubung dan lama waktu tunda berdasarkan besar kecilnya pengisisan kapasitor bagian input timer diberi simbol kumparan keluarannya dalam bentuk kontak-kontak normally open dan nprmally close sebagaian timer memiliki 8 buah kaki 2 diantaranya merupakan kaki coil ( timer pada contoh untuk kaki 2 dan 7 ) kaki yang lain akan terpasang NO dan NC,kaki 1 akan NC dengan 4 dan NO dengan kaki 3 sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. 1.6 Transformator Gambar 1. TDR (Time Delay Relay) Transformator adalah induksi bersama (mutualinduction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutualinduction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul didalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan GGL (gaya gerak listrik) induksi (sesuai dengan induksi elektromagnet) dar ihukum faraday. Gambar 2. Transormator Berdasarkan hukum Faraday yang menyatakan magnitude dari electro motive force (emf) proporsional terhadap perubahan fluks terhubung dan hukum Lenz yang menyatakan arah dari emf berlawanan dengan arah fluk ssebagai reaksi perlawanan dari perubahan fluks tersebut. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan : Keterangan : Vp = tegangan primer ( Volt ). Vs = teganagan sekunder ( Volt ). Np = jumlah lilitan primer. Ns = jumlah lilitan sekunder. Vp : Vs = Np : Ns (1) 19
2. METODE 2.1 Perancangan Kelistrikan Mesin Spot Welding Perancangan skema rangkaian pengunci relay menggunakan software fluidsim dimana hasil rancangan nantinya dapat disimulasikan secara langsung menggunakan software fluidsim. +24V 1 2 3 R1 R1 T1 R1 T1 5 0V 2 3 Gambar 3. Sistem Pengunci Relay Gambar 3 adalah sebuah rangkaian pengunci relay yang barfungsinya untuk pengunci relay dan meberikan arus input untuk mengoprasikan T1 ( relay with switch-off delay ). 1 Gambar 4. Kelistrikan Mesin Spot welding Rangkaian kelistrikan pada mesin spot welding, dimana arus input dari tegangan 220 V, dan bilamana tombol push button ditekan maka R1 ( relay ) sebagai rangkaian pengunci akan memberikan arus masukan pada T1 ( timer ), yang mana T1 ( timer ) akan bekerja sesuai setingan yang sudah ditentukan, maka arus listrik akan mengalir pada transformator ( trafo ) dan terjadilah konversi energi panas. Yang dimaksud gulungan per volt yaitu sejumlah gulungan kawat yang disesuaikan untuk tegangan sebesar 1 Volt. untuk menetapkan besaran jumlah gulungan per volt dipakai ketentuan : Dapat dirumuskan : gpv = f/o (2) Keterangan : gpv = jumlah gulungan per volt. F = frekuensi listrik ( 50hz ). O = luas irisan teras diukur dengan cm². ( hasil kali dari lebar dan tinggi tempat gulungan ). 20
Maka : Lilitan/Volt = Keterangan : = lilitan F = Frekuensi ( 50 Hz ). A = Luas Penampang ( cm² ). Mencari gulungan per volt dapat dirumuskan : ( cm² ) (3) A = T x L (4) = 9,5 x 6,5 = 61,75 cm² Mencari gulungan primer : Gpv = =, = 0,809 gulungan per volt Vp = 220 Volt (5) Np = Vp x Gpv = 220 x 0,809 = 177,98 gulungan ( 178 ) Vs = 5 Volt output keluaran dari transformator Mencari arus sekunder ( Is ) dapat dirumuskan : = Is x 5 = 220 x 4 Is = = 176 Ampere. Mencari lilitan sekunder ( Ns ) dapat dirumuskan : = = = (7) Ns x 220 = 178 x 5 Ns = = 4,04 lilitan Dalam perancangan perhitungan adalah 4,04 lilitan sekunder dan perancangan pada lilitan sekuder adalah 6 lilitan. Mencari tegangan sekunder ( Vs ) dapat dirumuskan : = (8) Vs x 178 = 220 x 6 Vs = = 7,42 Volt. Mencari arus sekunder ( Is ) dapat dirumuskan : = (9), Is x 7,42 = 220 x 4 Is =, = 118,59 Ampere. (6) 21
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Peralatan yang Digunakan Dalam Proses Pengujian. Termometer Kawat berdiameter 0,5 mm dan 1 mm Tang ampere Voltmeter Pada transformator menggunakan lilitan sekunder ( Ns ) yang memakai plat berbahan tembaga dengan : Panjang : 2,5 meter Lebar : 2,5 cm Tebal : 0,5 mm Hasil dari arus sekunder ( Is ) dengan mengunakan tang ampere sebagai alat yaitu : 284 Ampere. Mencari tegangan sekunder ( Vs ) dapat dirumuskan : = Vs x 284 = 160 x 4 Vs = = 2,25352 Volt. (10) Tabel 1. Perbandingan antara Perhitungan dan Pengukran Perbandingan Perhitungan Pengukuran Tegangan sekunder ( Vs ) 7,24 V 2,25 V Arus primer ( Is ) 118,54 A 284 A Lilitan sekunder ( Ns ) 4 6 Tegangan primer ( Vp ) 220 V 160 V Bahan Gambar Tempratur Terukur C Waktu yang dibutuhkan ( t ) Arus Las Ampere ( A ) kawat 58 C 10 detik 284 A Ukuran 0,5 mm & 0,5 mm 22
Tabel 2. Pengujian Hasil kawat 58 C 10 detik 284 A Ukuran 1,0mm & 1,0 mm Gambar 5. Hasil Pengelasan Untuk bahan kawat berukuran diameter 0,5 milimeter dalam jangaka perhitungan waktu 10 detik, bilamana waktu melebihi dari 10 detik akan menyebabkan patah dibagian dibagian pengelasan pada bahan tersebut, jika kurang waktu dari 10 detik akan menyebabkan penegelasan tidak akan menempel dengan sempurna. Harga per KWH :., = 604,7 (11) = Rp. 604.7 / KWH Posisi KWH sebelum pengujian 50.59 dan setelah pemakaian atau pengujian mesin spot welding dengan waktu 10 detik tercatat 50.58, jadi penggunaan KWH oleh mesin spot welding yaitu 50.59-50.58 = 0,01 23
KWH, bila dilihat dari pemakaian mesin spot welding dalam 1 x spot dengan waktu ( 10 detik ) maka dapat dirumuskan : Penggunaan KWH x Harga per KWH = 0,01 KWH x Rp. 604,7 = Rp. 6,047 10 detik = Rp. 6,047( dalam 1 x spot ). 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Hasil perancangan kelistrikan mesin spot welding dapat digunakan untuk proses idustry rumahan, dari energy listrik yang dirubah oleh traformator yang menghasilkan panas yang diteruskan ketembaga (elektroda ). Dengan hasil pengujian maka diperoleh performa dari kelistrikan mesin spot welding dengan hasil rancangan yaitu, tegangan input 220 Volt dan Tegangan output 2,25 Volt dengan ampere output 284 ampere mampu untuk mengelas bahan jenis kawat berukuran diameter 0.5 milimeter dengan minimum pemakain mesin spot welding dengan waktu kurang dari 10 detik, dan untuk bahan kawat berukuran diameter 1 milimeter diharuskan waktu 10 detik, bila kurang dari waktu yang sudah ditentukan maka hasil tidak akan maksimal. 2. Pada mesin spot welding ini pengunaan dayanya yang sangat efesien, dalam 1 x spot dengan waktu 10 detik mampu menurunkan pengunaan daya sebanyak 0.01 KWH dengan nominal rupiah sebesar Rp.6,047 per 1x spot, maka cocok dengan industry rumahan dengan jenis bahan yaitu kawat. 5. DAFTAR PUSTAKA 1. Archie, W. Et al. (1996). Prinsip-PrinsipKonversi Energi. Jakarta : Erlangga. 2. Barry G. Et al. (2006). Elektronika Praktis. Jakatra : Pradnya Paramita 3. Wiryosumarto, H. (1996). Teknologi Pengelasan Longam. Jakarta : Pradnya Paramita. 4. Panitia PUIL. (2000). Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 ( PUIL 2000 ). Jakarta : Yayasan PUIL 5. Sutrisno. (1986). Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung : ITB. Terbitan Pertama. 6. Yurianto. (1990). Metode Prancangan Mesin Las Titik, Brazing, dan Soldering Jinjing untuk Indstri Kecil. 24