Laman

Rabu, 27 September 2017

Jurnal SAINTEK UISU 2016



Rancangan Inverter 1 Phasa 100 Watt Dengan  Mengunakan Rangkaian Mutivibrator
Pada Accu 12 Volt (DC)

Indra Roza, Yussa Ananda
Staf Pengajar Prodi Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan
Email : indraroza30@yahoo.co.id

ABSTRAK
Berbagai bentuk dari emergency power supply terdiri dari berbagai  macam bentuk dan model, sebagai contoh batrai basah (accumulator), generator set dan sebagainya, dari beberapa model yang ada tentunya tetap memiliki keuntungan dan kerugiannya. Jenis peralatan yang beredar ditengah masyarakat yang berfungsi   untuk menyimpan arus bolak balik sementara, arus bolak balik tidak dapat disimpan seperti halnya arus searah.. Kemudian banyak timbul permasalahan apabila terjadi pemadaman listrik, contoh yang paling sering dijumpai pada pemakaian computer. Alat tersebut dikenal sebagai UPS (Uninterruptable Power Supply). Prinsip dasar kerja alat ini sama dengan  rancangan yang akan dirancang pada penelitian ini . Sebuah rangkaian pengubah tegangan DC menjadi tegangan AC yang portable dan dengan menggunakan tegangan dari Accu 12 Volt, sangat praktis untuk berbagai keperluan.  Dengan rancangan inverter ini kebutuhan akan emergrncy power supply yang memiliki daya 100 watt dapat terpenuhi, artinya inverter ini dapat digunakan untuk beban yang bervariasi tetapi memiliki daya tidak lebih dari 100 watt dengan frekuensi yang bervariasi dengan mengatur nilai R variable pada multivibrator. Rancangan ini memungkinkan untuk digunakan sebagai dasar pembuatan inverter tiga phasa. Untuk menjaga kehandalan rancangan kapasitas Battery harus terpelihara dengan baik. Tegangan AC yang dihasilkan mencapai sekitar 220 Volt yang dapat digunakan untuk memberikan daya alat-alat listrik yang kecil seperti lampu pijar, setrika, solder, dan sebagainya. Pada penelitian  rancangan ini diharapkan dapat mengatasi apabila terjadi pemadaman listrik (AC) maka dapat dipakai alat ini sesuai dengan rating inverter tersebut.
Kata Kunci :  Rancangan Invereter 1 phasa, Multivibrator, Accu 12 Volt (DC)

ABSTRACS
Various forms of emergency power supply consists of a variety of shapes and models, for example wet battery (accumulator), generator sets and so on, from some of the existing models would still have advantages and disadvantages. The type of equipment that is circulating in the community that serves to store temporarily alternating current, alternating current can not be stored as well as direct current .. Then many problems arise in the event of a power outage, the most frequently encountered in the use of computer. The instrument is known as UPS (Uninterruptable Power Supply). The basic principle of these tools work together with a draft that will be designed in this study. DC voltage converter circuit into AC voltage that is portable and using Accu voltage of 12 Volts, very practical for a variety of purposes. With this inverter design will need emergency power supply that has 100 watts of power can be met, which means that this inverter can be used for varying loads but has no power over 100 watts with frequencies varied by adjusting the value of the variable R multivibrator. This design allows it to be used as the basis for three-phase inverter. To maintain the reliability of the design capacity Battery must be well maintained. AC voltage output reached around 220 volts that can be used to power electric tools small as incandescent lamps, irons, solder, and so forth. In this design study is expected to address the event of a power outage (AC) then this tool can be used in accordance with the rating of the inverter.

Keywords: Draft Invereter 1 phase, multivibrator, Accu 12 Volt (DC)

               



I. Pendahuluan
Energy listrik adalah suatu bentuk energy yang sangat bermanfaat untuk meningkatkan taraf hidup suatu bangsa. . Perkembangannya sangat cepat, sehingga energy tersebut sudah merupakan kebutuhan utana dalam rangka perrkembangan industry dan taraf hidup suatu bangsa. Bagaimana tidak bila kita lihat dalam kehidupan sehari hari disekelilingnya, hampir semua peralatan rumah tangga, perkantoran terutama industry sangat tergantung kepada energy listrik. Hal ini menyebabkan pentingnya menjaga kehandalan dan kelancaran pengiriman dan pendistribusian energy listrik kesetiap plosok, daerah atau wilayah yang memerlukan energy tersebut.
                Dengan berkembangnya teknologi saat ini khususnya dalam bidang kelistrikan, proses pengiriman dan pendistribusian energy listrik dari pusat pembangkit ke daerah - daerah yang membutuhkan energy tersebuti, akan tetapi hambatan- hambatan yang diakibatkan oleh gejala alam seperti petir, tanah longsor, banjir, badai dan lain-lain. Sulit untuk di prediksikan, sehingga gangguan dalam proses pengiriman dan pendistribusian akan sulit untuk dihindari. Bila terjadi suatu gangguan baik dalam sistim pengiriman maupun pendistribusiannya akan berakibat terganggunya pengaliran energy listrik tersebut.
                Dengan terganggunya pengaliran energy listrik, maka terganggu pula beroperasinya suatu sistim peralatan yang digerakan oleh energy tersebut. Untuk mengantisipasi hal tersebut maka dibutuhkan suatu emergency power supply yang mampu memberikan supply energy bila catu daya utama mengalami gangguan.
                Macam dan bentuk dari emergency power supply terdiri dari berbagai macam bentuk dan model, sebagai contoh batrai basah (accumulator), generator set dan sebagainya, dari beberapa model yang ada tentunya tetap memiliki keuntungan dan kerugiannya. Salah satu model emergency power supply yang banyak digunakan saat ini adalah Uninteruptible Power Supply (UPS) yaitu suatu emergency power supply, dimana bila terjadinya pemutusan catu daya utama, maka alat ini mampu mengambil alih fungsinya tanpa terjadi pemutusan aliran arus listrik. Out put daya yang dikeluarkan adalah arus sinusoidal (arus bolak balik/AC) dengan kapasitas daya yang bervariasi dari mulai puluhan watt hingga mega watt.
                UPS pada dasarnya adalah suatu system peralatan yang terdiri dari 3 rangkaian utama yaitu : Rangkaian penyearah, rangkaian batere charnger dan rangkaian inverter. Dalam hal ini penulis tertarik sekali dengan rangkaian inverter yaitu suatu rangkaian yang dapat mengubah energy listrik arus searah (DC) menjadi arus bolak balik (AC), untuk itu penulis mencoba merancang suatu inverter dengan menggunakan rangkaian multivibrator sebagai penggeraknya.

II. Landasan Teori
II.1.   PRINSIP KERJA INVERTER
                Agar supaya terdapat tegangan bolak-balik pada beban, kita harus memberikan tegangan +E dan –E pada beban secara berurutan. Hal ini dpat dicapai dengan cara menghubungkan dua chopper secara sungsang pada beban. Lihat Gambar.2.1.
                Pada saat t = 0 kita tutup T1 (perintah konduksi pada T1). Dengan demikian beban menerima tegangan sebesar E. Arus akan mengalir pada beban dengan laju kenaikan yang sesuai karekteristik beban tu sendiri. Kala bebannya adalah suatu rangkaian tahanan dan induktansi maka arus akan naik secara exponensial.
                Pada t = t1, T1 dibuka. Jika beban induktif arus tidak mendadak menjadi nol. Diode D2 bertindak menampung arus. Terjadilah  komunitasi dari T1 ke D2. Sementara itu beban mendapat tegangan –E.
                Bila T2 dinyalakan segera setelah tegangan anodanya memungkinkan, maka kita mempunyai apa yang disebut sebagai pengontrolan bersambung. Untuk mencapai keadaan ini perintah pada penyalaan pada T2 diberikan pada saat t1 supaya dapat mencapai kepastian bahwa T2 akan menyala segera setelah arus mencapa harga nol. Kondisi kerja seperti ini digambarkan pada Gambar.2.2. Terlihat disini bahwa setelah mencapai harga nol, arus mulai mengambil harga negative. Demikian pula halnya pada prioda kerja berikutnya. Setelah arus mencapai harga nol dari arah negative, segera mulai harga positifnya.
                Apabila penyalaan T2 dilakukan beberapa saat setelah tercapainya arus nol, kita mempunyai pengontrolan berselang. Kondisi kerja ini diperlihatkan pada Gambar.2.3. Jelaslah kiranya bahwa pada kondisi kerja seperti ini karakteristik beban menentukan bentuk gelombang maupun tegangan karena tercapainya saat t2 merupakan fungsi dari beban.
                Dalam pratek kita hanya mempunyai satu sumber saja, tidak terbagi dua pada Gambar.2.1. Inverteruntuk keadaan demikian ini mempunyai struktur jembatan yang akan diuraikan alam fasal berikut ini.
II.2.   INVERTER 1 PHASA
                Struktur inverter ini diperlihatkan pada Gambar.2.4. Perintah penyalaan pada T1 dan T4 diberikan secara komplementer, artinya apabila T1 diperintahkan untuk menyala T4 harus blocking dan sebaliknya bila T4 menyala T1 mati. Demikian pula T2 dan T3 diberikan perintah penyalaan dengan cara seperti T1 dan T4. Sekarang antara T1 dan T2, perintah penyalaan dapat diberikan secara bersamaan atau berselisih waktu.
                    
                 Gambar.2.1 Dasar Kerja Inverter
                   
   Gambar 2.2. Perubahan Tegangan dan Arus Pada Pengontrolan bersambung
     
                Gambar.2.3 Perubahan Tegangan dan Arus pada pengontrolan
 
           Gambar 2.4 Struktur Inverter Satu Fasa

II.3.   KOMPONEN YANG DIGUNAKAN PADA RANGKAIAN
II.3.1.   Resistor
                Funsi dari resistor adalah untuk membatasi aliran arus atau dengan kata lain menghambat jalannya arus listrik. Sebuah resistor mempunya resistansi (R) 1 ohm jika arus (I) sebesar 1 Ampere mengalir melewati dimana beda potnsial (V) sebesar 1 volt diberikan pada ujung-ujungnya. Dengan kata lain yaitu :
  ….. (2.1)
Resistor juga memiliki kode-kode warna dan membutuhkan pembacaan nilai resistansinya.           Ada juga keempat menunjukan besarnya reistansi dan resistor. Warna emas berarti tolenransi +5%, warna perak berarti +10% dan tidak berwarna berarti toleransinya +20%. Dibawah ini diperlihatkan symbol dan bentuk fisik dari resistor.
     Gambar 2.5 (a) Bentuk Fisik  
                                (b) Simbol  dari Resistor

                Dikarenakan tidak memiliki harga toleransi yang sempurna maka penggantian dari resistor yang dipergunakan menjadi sangat umum. Sebagai contohnya saja tidak salahnya menggunakan resistor degan nilai 1K8 untuk mrnggantikan resistor dengan nilai 2K.

Perhatikan kode-kode warna dari resistor dibawah ini.
Tabel 2.1 Kode Warna Resitor
               
WARNA
1
2
3 (  )

HITAM
COKLAT
MERAH
ORANGE
KUNING
HIJAU
BIRU
UNGU
ABU-BU
PUTIH

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
1000000000


                Resistor yang menahan sejumlah arus haruslah mendeskripsikan panas yang dihasilkannya. Dengan demikian factor daya resistor sangat perlu diperhatikan. Hampir semua rangkaian elektronika menggunakan resistor.
                Ada beberapa aplikasi dari resistor yang sangat penting yaitu sebagai pembagi egangan, pembagi tegangan sering digunakan untuk memberikan bias pada transistor. Sering juga dapat digunakan sebagai sumber tegangan yang dapat diatur.
I.3.2.   Dioda
                Dioda adalah  komponen aktif elektronika yang berduna dan sering dipakai hampir pada setiap jenis rangkaian elektronika. Symbol dioda tampak pada Gambar.2.6. Dioda akan bekerja apabiladiberikan tegangan forward bias. Dengan anoda diberikan tegangan lebih positif dibandingkan katoda, resistansi dalam diode menjadi kecil sehingga arus mengalir besar. Jika tegangan jatuh pada diode mencapai 0,7 volt untuk jenis diode selikon, atau 0,2 volt untuk jenis dioda germanium, dengan perubahan tegangan forward yang diberikan semangkin besar, arus yang mengalir pada dioda semangkin besar pula. Pada Gambar.2.7, dapat digunakan untuk menjelaskan kerja dioda pada kondisi forward bias.
                    
   Gambar 2.6  A. Simbol      B. Bentuk Fisik Dioda

                Dengan menggunakan  pada rangkaian seperti Gambar.2.7.A, didapatkan suatu gambar kurva yang menjelaskan dioda dalam kondisi forward bias, seperti Gambar.2.8.A.
                                  
        Gambar.27.   Rangkaian Biasing pada Dioda
(a)     Dioda dalam kondisi forward
(b)     Dioda dalam kondisi reversed bias

                Dengan memberikan tegangan reverse bias, anoda diberikan tegangan lebih negative dibandingkan katoda, mengakibatkan resistansi diode menjadi sangat besar, sehingga diode tidak dapat mengalirkan arus. Dengan kata lain arus sangat kecil untuk semua tegangan reverse yang lebih rendah dari tegangan break down. Jika tegangan riverse lebih besar dari pada teganga break down, bertambah dengan kecepatan untuk pertambahan tegangan yang sedikit saja.
                Dengan menggunaka harga negative untuk arus reverse dan tegangan negative untuk tegangan reverse digambarkan kurva reverse dari diode seperti pada Gambar.2.8.
                                 
 Gambar 2.8 Kurva karakteristik dioda
                                   A.Kurva Forward
       B.Kurva Reversed
II.4.   Transistor
                Transistor merupakan komponen semi konduktor yang banyak digunakan pada berbagai rangkaian elektronika terutama sebagai penguat sinyal, sebagai saklar weitching dan lain-lain. Pada dasarnya sebuah transistor merupakan komponen aktif yang dibuat dari bahan Kristal germanium atau silicon. Struktur transistor terdiri dari tiga lapisan dimana dua lapis jenis P mengapit lapisan jenis N yang dikenal sebagai transistor jenis PNP. Ada juga dua lapisan jenis N mengapit lapisan jenis P, dikenal dengan transistor NPN seperti yang ditunjukan pada Gambar.2.9. Kedua jenis transistor ini sering digunakan pada setiap rangkaian elektronika, sesuai dengan kebutuhannya.
                    
Gambar 2.9  (A) Struktur Transistor PNP dan NPN
                     (B) Lambang Transistor PNP dan NPN
 
                Untuk uraian selanjutnya penulis gunakan keterangan transistor jenis NPN sebagai komponen aktif yang dipakai penulis dalam rancangan.
a.   Prategangan Transistor
                Pemberian  tegangan pada transistor untuk dapat bekerja secara normal yakni mengikuti semua pedoman bahwa dioda emitor diberikan tegangan maju (forward) bias dan dioda kolektor diberikan tegangan balik atau riverse bias, Gambar 2-10 menunjukan pemberian tegangan pada rangkaian common emitter.
                 Gambar 2.10       Prategangan Transistor PNP
                               Rangkaian NPN Rangkaian
                                common emitter

                Pemberian tegangan Vbb jika melebihi Vbe (silicon 0,7 volt). Dioda basis emitter (PN Junction) terjadi rekombinasi antara electron dan hole yang kemudian terjadi perubahan kosentrasi pada sambungan, hal ini mengakibatkan arus mengalir, basis colektor mendapat reverse bias karena lapisan jenis P pada basis dibuat tipis sehingga memungkinkan electron yang mengalir dari emitter berdifusi dengan electron-elektron pada lapisan colektor jenis N dan selanjutnya arus dapat mengalir keluar dari kolektor menuju potensial positif sumber Vcc, namun demikian arus yang mengalir keluar dari basis pun besarnya lebih kecil dari arus kolektor dan arus emitter dapat dirumuskan sebagai berikut :
                            …………..   (2 . 2 )
Terdapat parameter   yang merupakan factor pentingpada common emitter sebagai factor penguatan arus didefenisikan seagai perbandingan besar arus kolektor dengan arus basis ditulis dengan rumus sebagai berikut :
                          ………….    ( 2 . 3 )
 dikenal juga sebagai parameter Hfe.

b.   Karakteristik Transistor
            Transistor memiliki karakteristik yang khusus agar dapat bekerja. Daerah kerja transistor diperlihatkan pada Gambar 2-11 (B), sedangkan parameter yang ada beasal dari pengukuran yang dilakukan seperti yang terlihat pada Gambar 2-11 (A). Bagaimana transistor bekrja, akan dijelaskan berikut :
                   
       Gambar 2.11(A)  Rangkaian Common Emitter
                      
            Gambar 2.11 (B) Grafik kurva Volt Amper

            Data grafik dapat diperoleh dengan suatu cara menetapkan besar arus I B atau arus tetap dengan merubah ubah tegangan catu daya Vcc dapat memberikan data untuk membuat grafik kurva kolektor dimana besar   sebesar bervariasi ini dimana titik-titiknya bila dihubungkan dapat digambarkan sebagai suatu garis beban dc yang mana dapat memberikan pandangan bagaimana dan dimana suatu transistor dioperasikan.
            Ada tiga operasi transistor bekerja yaitu :
1.     Daerah Jenuh (Saturasi)
Pada daerah ini persambungan basis-emitter dan basis kolektor mendapat prategangan maju (forward-bias), sehingga transistor benar-benar terhubung. Tahanan colektor emitter sangat kecil dan merupakan rangkaian terhubung singkat (short circuit).
2.     Daerah Aktif
Pada daerah ini persambungan basis-emitter diberikan prategangan maju (forward-bias) dan basis colektor mendapat prategangan balik (reverse bias), arus kolektor yang mengalir pada transistor relative konstan dengan dibatasi selang tegangan colektor-emitter   dari daerah jenuh (saturasi) sampai daerah putus (cut off). Arus  merupakan penguatan dari variasi arus basis  . pada daerah ini transistor berfungsi untuk penguatan proses sinyal analog atau sinyal AC.

3.     Daerah Cut Off
Pada daearah ini persambungan basis-emitter dan basis colektor mendapat prategangan balik (reverse bias), pada keadaan ini transistor tidak mengalirkan arus atau tegangan dapat dikatakan transistor tersumbat atau putus. Namun pada prateknya, masih terdapat arus kecil sebagai arus bocor (leakage current), adanya arus bocor disebabkan oleh temperature dan bahan material yang digunakan pada pembuatan transistor. Pada bahan silicon setiap kenaikan temperature sampai 10 celcius arus bocor naik dua kali lipat.
c.   Transistor Saklar
            Transistor ini dapat digunakan sebagai saklar. Fungsi saklar adalah merubah dari satu keadaan ke keadaan lain, dalam hal ini untuk transistor adalah satu keadaan dapat menghidupkan (On) dan dalam keadaan lain mematikan (Off). Jika transistor digunakan sebagai saklar maka harus memenuhi atau mendekati sifat-sifat saklar mekanik ideal, yaitu sebgai berikut :
1.         Pada kondisi ON saklar memiliki resistansi (hambatan) nol
2.         Pada kondisi OFF saklar memiliki resistansi (hambatan) tak hingga
3.                                               Tidak memerlukan daya atau cukup dengan daya kecil dapat merubah dari satu keadaan ke keadaan lain (on-off atau off-on)
4.         Dapat mengisolasikan rangkaian masukan dengan rangkaian keluaran
             
             Gambar.2.12  (A) Saklar Mekanik Ideal
(B)      Saklar Transistor

Operasi Transistor Saklar
            Transistor sebagai saklar dapat berubah dengan cepat dari dua keadaan, dioperasikan pada daerah cut off dan pada daerah jenuh (saturasi). Pada saat basis bersama dengan nol disebabkan tegangan masukan Vin pada basis transistor belum cukup memberikan forward bias terhadap basis emitor, pada keadaan ini arus kolektor yang mengalir sangat kecil, maka arus transistor berada pada daerah kondisi cut off yang berarti transistor off. Penurunan tegangan pada tahanan RC dapat diabaikan sehingga tegangan Volt sama dengan tegangan catu colektor (Vcc).
                                 
          Gambar.2.13 Rangkaian Saklar Transistor
            Saat arus basis mulai bertambah, yang mana tegangan masukan Vin pada basis telah cukup untuk memberikan forward bias terhadap basis emitor, berarti arus basis akan bertambah sehingga mengakibatkan perubahan cepat pada arus kolektornya. Dengan demikian transistor dalam keadaan- keadaan On (kerja). Transistor kerja mungkin beroperasi pada daerah jenuh atau saturasi ataupun bekerja pada daerah aktif. Keadaan ini tergantung pada tegangan masukan Vin, harga  dan factor penguatan arus Hfe dari transistor.
            Pada titik jenuh   berharga beberapa kali 0.1 volt, maka arus colektor jenuh ditentukan oleh :
   IC = 2Ib  x   Hfe    ……………………....   ( 2 . 4 )
   Ib jenuh = 2Ic / hfe

11.3.4.   Kapasitor
            Sebuah kondesor listrik terdiri atas dua buah lempeng yang dapat mengantar listrik juga dari bahan yang dilapis bahan isolasi dan sedapatnya berhadap-hadapan sangat dekat. Sebelum kondesor mendapat tegangan listrik, kedua bidangnya memiliki jumlah electron yang sama. Apabila disambung dengan tegangan rata, maka lempeng yang satu mendapat kutub positif dan yang lainnya kutub negative karena suatu tegangan berarti sama dengann kedudukan electron yang tidak sama, maka pada saat penyambungan electron-elektron itu mengalir kelempeng negative, jumlah electron yang sama harus ditarik dari lempeng positif karena ada lapisan isolasi diantara lempeng-lempeng itu, maka tidak ada sirkuit arus tertutup, artinya electron-elektron itu tidak dapat mengalir melalui kondensator. Arus yang masuk disisi sebelah tidak sama dengan arus yang keluar dari sisi lainnya. Arus yang terjadi hanya  akibat penggeseran electron-elektron, yang disebut arus muatan atau arus geseran. Arus muatan hanya mengalir sejenak, artinya selama electron-elektron digeser. Kapasitas sebuah kondesor tergantung dari besarnya lempeng-lempeng atau bidang yang dilapisi, dari jarak antara lempeng-lempengnya dan jenis bahan isolasi yang berada diantara lapisan pengantar itu. Zat isolasi yang pekat atau cair (dielektrikum) mempertinggi kapasitas. Gambar.2.14 dibawah ini menunjukan bagaimana electron-elektron masuk dan keluar dari capasitor.
               
      Gambar.2.14 Pergerakan electron pada capasitor

II.3.4.1.   Kapasitor Diisi Muatan Lewat Sebuah R
            Kalau sebuah kondensator C diisi muatan dari baterai E, lewat sebuah perlawanan R (Gambar.2.15) maka arus pemuatannya bertingkah seperti yang dilukiskan pada Gambar.1.15 (lengkung VR). Adapun tegangan pada kondensator bertingkah seperti lengkung Vc. Sesudah 0,7 R-C detik, tegangan pada kondensator ada 50% dari tegangan baterai E. Sesudah 1 R-C detik, tegangan pada kondensator ada setinggi 63% dari tegangan baterai E. Sesudah 5 R-C detik, tegangan pada kondensator adalah setinggi tengangan baterai E.
            Pada setiap saat berlaku harga-harga tegangan berikut :
                                          
                
 Gambar.2.15       Jalan arus pengisian muatan pada kodensator C, dilukiskan pada lengkung V­R Jalannya tegangan pada kodensator C dilukiskan oleh lengkung VC

II.3.4.2.   Kondensator membuang muatan lewat sebuah pelawan R
            Kalau kondensator C yang penuh muatan membuang muatannya lewat sebuah penahan R (Gambar.2.16 A)  maka jalannya arus buang muatan adalah pada Gambar.2.16 B.
                                            
    Gambar.2.16.A Kodensator C buang muatan lewat
                          
 Gambar. 2.16 B.Jalannya arus buang muatan dari kodensator C, lewat suatu perlawanan R

-   Sesudah 1 RC detik, tegangan pada C ada 37% dari tegangan maksimum
-   Sesudah 3 RC detik, tegangan pada C ada 5% dari tegangan maksimum
-   Sesudah 5 RC detik, tegangan pada C ada 0




II.3.4.3.   Mengubah polaritas kondensator yang ada muatannya
            Dalam suatu rangkaian denyut ada kalanya terdapat kejadian sebagai berikut lihat Gambar.2.17.
                                            
            Gambar.2.17 Rangkaian seri R dan C
a.    Saklar S sedang buka
b.    Kondensator (dalam kondisi a diatas) penuh muatan, keeping bawahnya positif, sedangkan keeping atas negative, tinggi tegangan pada C ada –E
c.    Kalau saklar ditutup, maka berarti E hendak mengisi muatan pada kondensator dengan polaritas yang berlawanan (yaitu keeping bawah hendak diubah menjadi negative, dan keeping atas hendak diubah menjadi positif)
d.    Tegangan pada C hendak berjalan dari –E ke +E jadi jarak tegangan ada 2 E lihat Gambar.1.18
e.     Sesudah 0,7 RC detik, maka jarak tegangan sudah ditempuh  nya : tegangan pada kondensator pun ada 0 V
f.     Selanjutnya tegangan pada C naik kea rah +E. Setelah 5 RC detik tegangan mencapai +E
Pada saat saklar ditutup (langkah c) tegangan pada R ada setinggi 2 E setelah 5 RC detik tegangan pada R ada 0.
            
            Gambar 2.18 Tingkat tegangan pada kodensator selama proses pembalikan potensial
II.4.   Transformator
            Adalah suatu piranti yang memindahkan  daya arus bolak balik dari kalang yang satu ke kalang yang lain berdasarkan prinsip-prinsip elektromagnetik secara induksi.
            Penggunaan transformator dalam suatu rangkaian listrik memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai untuk tiap-tiap keperluan. Transformator dapat menaikan dan menurunkan tegangan dari suatu rangkaian listrik secara ideal daya yang dipindahkan akan tetap sama.
            Cara kerja transformator yang berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder berupa inti besi, tempat melakukan fluks bersama. Untuk transformator ideal tanpa beban, nilai dari V1 = E1 dan V2 = E2.
            Berdasarkan perbandingan perubahan tegangan antara gulungan primer dan gulungan sekunder dari sebuah transformator adalah dengan rumus.
Keterangan :
              ……………..………. ( 2 . 5 )
E1 = Tegangan pada lilitan primer
E2 = Tegangan pada lilitan sekunder
N1 = Jumlah pada lilitan primer
N2 = Jumlah pada lilitan sekunder
K = Perbandingan Transformator missal P:S = 3:1 Maka K = arus primer 1/3 dari arus sekunder.
            Besarnya daya yang masuk sama dengan besarnya daya yang keluar. Dengan demikian besarnya arus dapat ditentukan sebagai berikut :
     ( 2 . 6 )
Keterangan :
I1 = Arus pada lilitan primer
I2 = Arus pada lilitan sekunder
V1 = Tegangan masukan pada lilitan primer
V2 = Tegangan masukan pada lilitan sekunder
            Untuk memenuhi berbagai nilai tegangan bagi catu daya rangkaian elektronika, maka pada lilitan sekunder dibuat tap-tap sesuai dengan kebutuhan. Dan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar.2.19 berikut ini.
                            
                    Gambar 2.19 Bagan Transformator


II.5.   Baterai
            Baterai menyimpan tenaga kimia (bukan elektrik), dan dapat mengadakan reaksi antara bahan-bahan kimia didalamnya dengan cara sedemikian hingga menimbulkan aliran electron dalam kalang luarnya. Tiga komponen utama dalam baterai yaitu : anoda, katoda dan elektrolit. Anoda dan katoda merupakan elektroda-elektroda terdiri dari ramuan kimiawi yang beraksi hingga menimbulkan aliran electron. Anoda selama baterai mengeluarkan arus bertugas mengeluarkan electron-elektron dan sebaliknya katoda menyerap electron-elektron arus. Elektrolit berupa cairan, lazimnya larutan basah yang dibuat menghantar oleh berlarutnya sesuatu asam, basa atau garam dan elektrolit menutup jalannya antara anoda dan katoda.
            Disini penulis memakai baterai Aki asam – timbel untuk rancangan inverter. Akai ini ada satuan yang terdiri dari satu sel (2volt), 3 sel (6volt), 6 sel (12volt). Aki akan menghasilkan kapasitas yang terbesar kalau membuang dalam taraf rendah. Untuk aki asam timbel ini adalah 20 jm (Aki akan kosong dalam 20 jam). Contoh kapasitas nominal sebuah aki adalah 10 Ah (Amper hour). Kalau baterai membuang dalam laju 0,5 A maka pembuangannya adalah “20 jam”. Kelemahan baterai ini tidak akan tahan dalam simpanan suhu sangat tinggi (diatas 130) tetapi kelebihannya tahan dalam simpanan suhu sangat rendah, sambil mengeluarkan daya besarpun. Untuk melihat pembuangan baterai dengan beban arus terus menerus, dan arus agak besar dapat dilihat pada Gambar.2.20 berikut ini.
    
       Gambar 2.20 Tingkah pembuangan dari baterai




III.Metodologi Penelitian
1.         Waktu dan Tempat Pelaksanaan
        Pelaksaan rancang bangun ini direncanakan  akan dilaksankan selama 4 (empat) bulan. Dengan lokasi rancang bangun alat tersebut di Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknik Harapan.

2. Teknis Rancangan dan Analisis Data
            Seperti telah disebutkan dalam Bab I, pada uraian pendahuluan dan permasalahan, bahwa inverter merupakan suatu perangkat elektronik sebagai emergency power supply (tenaga listrik darurat), yang telah banyak diaplikasikan untuk berbagai system kelistrikan, seperti UPS (Uninterupted Power Supply).
            Adapun cara kerja perangkat elektronik ini seperti yang telah diuraikan pada landasan teori memakai komponen R dan C sebagai pewaktu untuk membangkitkan sinyal-sinyal pulsa. Rangkaian RC ini memiliki kelemahan yaitu untuk ketepatan waktu dengan menggunakan komponen-komponen yang ada dipasaran, untuk mendapatkan waktu yang diinginkan kita harus menentukan nilai nominal ataupun harga komponen R dan C yang sudah tentu ada deviasi atau penyimpangan. Dikarenakan konstanta waktu ini berperan untuk menentukan bentuk sinyal pulsa yang nantinya diharapkan dapat dirubah menjadi bentuk gelomban sinusiodal.
            Komponen-komponen yang ada digunakan peneliti pada rancangan ini adalah catu daya DC, switching, transistor, resistor, kapasitor, diode Rc wave shaping transformator dan komponen-komponen lainnya yang digunakan pada rancangan ini.





















IV.           Metode


1.        











































V.   Hasil dan Pembahasan
V.1.    Cara Kerja Rancangan
            Bila semua komponen yang telah dijelaskan dari uraian Bab IV. Diatas kemudian dirangkai, membentuk suatu rangkaian seperti pada rangkaian dibawah ini :
                  
            Gambar.4.1 Rangkaian Inverter Rancangan

            Adapun cara kerja dari rangkaian tersebut diatas adalah sebagai berikut ; bila tegangan DC sebesar 12 volt mengalir pada rangkaian, maka akan terdapat juga tegangan pada centre tap (CT) transformator dan rangkaian multivibrator. Tegangan pada CT transformator mengalir pada gulungan A dan B dianggap masih tertunda mengingat Tr3 dan Tr4 belum bekerja. Untuk sementara kita tinjau perjalanan arus yang menuju rangkaian multivibrator. Dengan terdapatnya tegangan pada rangkaian ini maka rangkaian bekerja sebagai pembangkit denyut. Hal ini dilakukan agar Tr1 dan Tr2 bekerja sebagai rangkaian flip-flop atau bekerja phase 180, sehingga Tr1 dan Tr2 bekerja saling bergantian.
            Dengan bekerjanya Tr1 dan Tr2 secara bergantian maka bila output dari keduanya digunakan sebagai input trigerring Tr3 dan Tr4, maka Tr3 dan Tr4 akan bekerja saling bergantian pula dengan berbeda phase 180. Selanjutnya kita lihat dimana Base Collector dari Tr3 dan Tr4 masing-masing dihubungkan dengan gulungan primer bagian A dan B, sehingga tegangan yang sudah menunggu pada gulungan A dan B akan terhubung dengan ground melalui Tr3 dan Tr4 saat masing-masing transistor saturasi. Karena bekerjanya Tr3 dan Tr4 berbeda phase 180 dengan arah yang berlawanan, artinya pada gulungan primer transformator akan terinduksi gaya gerak magnet bolak balik, akibat arus tadi pada gulungan sekunder akan terinduksi gaya gerak listrik arus bolak balik yang besarnya sesuai dengan perbandingan transformator.

V.2.   Analisa Rangkaian
            Pada Bab IV.2 ini penulis menganalisa rangkaian multivibrator, karena rangkaian ini penulis bias mengetahui berapa hfe paling kecil yang diperlukan dan amplitude keluarannya, frekuensi guncangannya serta waktu naik denyut untuk tegangan kolektor Q1 dan koektor Q2.
            Rancangan pada multivibrator diperlihatkan pada gambar beriku dan harga-harga komponennya :
                      
Gambar.4.2 Rangkaian Multivibrator Tak Stabil

-   Hfe yang paling kecil
 ………………….  (4 . 1)
-   Amplitude keluarannya (yang bentuk blok) adalah prakitis 12 volt
-   Frekuensi guncangan
Kalau R1 + R2 dan C1 = C2, maka sinyal keluaran blok simentrik dengan frekuensi :
  ……………………  ( 4 . 2)
Maka :
                          
Kalau menginginkan frekuensi setinggi 60 Hz maka R3 dan R2 (masing-masing) perlu sebesar :
   …………………. (4 . 3)
                                 
-   Waktu naik denyut Q1 dan Q2 :
      ………. ( 4. 4 )
                          
                          
           
                                          
                                          
IV.3.   Percobaan Rancangan
            Dari hasil percobaan rancangan di Laboratorium untuk pembuktian pembahasan diatas diwujudkan dalam pembuatan rangkaian dan melakukan pengukuran-pengukuran tegangan, arus serta melihat secara visual hasil rancanga yang telah dibuat.
1. Percobaan Tanpa Beban
DATA PERCOBAAN
            Rangkaian percobaan tanpa beban dapat dilihat pada gambar dibawah ini dengan hasil yang dapat dilihat pada table dibawah ini :
Tabel Data Hasil Percobaan Tanpa Beban
VT1
VT2
Vi1
Vi2
Vo
A1
A2
5,8V
5,78V
11,98V
11,8V
237V
0,02mA
0,019mA

         Gambar.4.3 Rangkaian Percobaan Tanpa Beban

2. Percobaan Dengan Beban
            Rangkaian percobaan dengan beban dapat dilihat pada gambar dibawah ini dengan hasil dapat dilihat pada table dibawah ini :
                            
Gambar.4.4 Rangkaian Percobaan Dengan Beban



Tabel Data Hasil Percobaan Dengan Beban
VT1
VT2
Vi1
Vi2
Vo
A1
A2
4,3V
4,3V
10,9V
10,8V
218,9V
8,2A
8,4A
DATA PERCOBAAN

Tabel Perbandingan Data Percobaan tanpa beban dan berbeban :

PERCOBAAN TANPA BERBEBAN
PERCOBAAN BERBEBAN
VT1 =  5,8 Volt
VT2 =  5,78 Volt
VT1 = 4,3 Volt
VT2 = 4,3  Volt





VI.      Kesimpulan
Dengan dibuatnya rancangan inverter 1 phase 100 watt dengan menggunakan rangkaian multivibrator ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1.      Dari penerapan teori-teori yang ada, rancangan dapat digunakan dengan mampu mengeluarkan daya sebesar 100 watt.
2.     Dengan rancangan inverter ini kebutuhan akan emergrncy power supply yang memiliki daya 100 watt dapat terpenuhi, artinya inverter ini dapat digunakan untuk beban yang bervariasi tetapi memiliki daya tidak lebih dari 100 watt.
3.     Rancangan ini dapat dibuat untuk daya yang lebih besar dengan mengubah spesifikasi komponen yang digunakan saat ini.
4.      Rancangan ini dapat juga digunakan untuk beban 240 V / 100 watt dengan frekuensi yang bervariasi dengan mengatur nilai R variable pada multivibrator.
5.     Rancangan ini memungkinkan untuk digunakan sebagai dasar pembuatan inverter tiga phasa.
6.     Untuk menjaga kehandalan rancangan kapasitas Battery harus terpelihara dengan baik.
VII.       Saran
1.     Dengan adamya pengembangan rancangan dapat  mengeluarkan daya lebih besar dari  100 watt.
2.     Dengan rancangan inverter 1 fasa supply yang memiliki daya 100 watt d untuk beban yang bervariasi ( indukti, kapasitif ,resistif dan kombinasikan beban) akan mempengaruhi daya supply
3.     Komponen – komponen yang digunakan harus mempunyai keandalan yang tinggi
4.     Syarat – syarat yang tidak terpenuhi akan menghasilakn daya kurang efesisen

Daftar Pustaka
1.     B.L Theraja, Electrical Technologi, New Delhi, Rajendra Ravindra Printers Pte Ltd, 1980
2.    Loveday, George, Inti Sari Elektronika, PT Elel Media Komputindo, Jakarta, 1998
3.    Wasito S, Data Sheet Book I, DATA IC Linier, TTL, CMOS ( Kumpulan Penting Elektronika ), PT Gramedia, Jakarta 1995
4.    Kelompok Gramedia Jakarta, Data Praktis Elektronika, PT PT Elek Media Komputindo, Jakarta, 1986
5.    Malvino dan Hanafi Gunawan, Prinsip-Prinsip Elektronika, Erlangga Jakarta
6.    Moh. Nur. Drs, Elektronika 2, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta
7.    Wasito S, Vademekum Elektro nika, PT Gramedia Jakarta, 1995
8.    Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT Gramedia, Jakarta, 1992
9.    Harun Al Rasyid, Power Elektronic



Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Seminar nasional UISU 2017

ANALISA KEANDALAN PEMBANGKIT INTERKONEKSI 20 kV PT. GROWTH ASIA KE PT. PLN (PERSERO) . Indra Roza           Staf Pengajar Pro...