Post on 05-Dec-2015
description
RANCANG BANGUN ALAT PROTEKSI OTOMATIS PADA INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh Gelar Diploma 3
pada Politeknik Negeri Ujung Pandang
A.Akhmad Rahmatullah Ahmar(05 32 010) (05 32 004)
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANGMAKASSAR
2009
KATA PENGANTAR
Penulis mengucapkan puji dan syukur ke hadirat Allah subhanahu wa taala
atas Berkat Rahmat dan karunia-Nya, sehingga segala yang berkaitan dengan
persiapan, pelaksanaan dan penyusunan laporan ini dapat dirampungkan.
Shalawat dan taslim kepada junjungan kita Nabiullah Muhammad SAW,
para Sahabat, keluarga dan ummatnya yang senantiasa konsisten dan Istiqomah
dijalannya. Semoga jiwa dan semangat perjuangan beliau dapat dijadikan patron
dalam kehidupan kita.
Laporan Tugas Akhir ini dirampungkan dalam rangka memenuhi salah
satu persyaratan akademis guna memperoleh Gelar Diploma 3, pada Politeknik
Negeri Ujung Pandang.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini dapat terangkum
dengan adanya peran dari berbagai pihak yang memberi dukungan baik itu dalam
penyediaan buku maupun dalam memperoleh data yang bersifat teknis maupun
berupa pemikiran-pemikiran baru. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan
segala kerendahan hati kami menghaturkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada bapak Dr. Pirman AP, M. Si., selaku Direktur Politeknik Negeri Ujung
Pandang dan ibu Ir. Hafsah Nirwana, MT., Ketua Jurusan Teknik Elektro, serta
bapak Ahmad Rizal Sultan,S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Listrik
beserta para dosen dan staf Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ujung
Pandang yang telah membantu selama penulis menempuh pendidikan di kampus
tercinta.
Terima kasih dan penghargaan kepada, bapak Hamdani, ST,MT dan ibu
Nur Aminah, ST selaku pembimbing I dan pembimbing II yang telah
mengarahkan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penghargaan yang tinggi dan ucapan terima kasih yang tulus penulis
tujukan kepada Ayahanda dan Ibunda kami yang telah menjadi pelita bagi
kehidupan penulis dan memberikan semangat serta selalu mendoakan penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan studi, saudara dan saudari tercinta yang
selalu mendoakan dan membantu baik materi maupun tenaga dalam kehidupan
hingga saat ini. Serta terima kasih buat keluarga Bapak Mulyadi yang selalu
membantu penulis dalam segala hal.
Ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada yang terkasih Hj.Pati dan
sahabat terbaik Awal, Ama, Anto, Cinta, Asny, Evi, dan Ippang yang senantiasa
menemani dalam suka maupun duka, baik dalam masalah akademik maupun
kehidupan serta telah memotivasi penulis untuk meraih masa depan. Terima kasih
buat Lukman, Fathan, Fadlan, Tandi, Akil, Anis, Darwin, Hilal dan Indah karena
kalian penulis selalu tertawa. Terima kasih yang tak terhingga buat teman
seperjuangan di kampus tercinta, khususnya kelas IIIA Listrik ’05.
Terima kasih penulis haturkan kepada seluruh elemen UKM Pers
Mahasiswa Politeknik Negeri Ujung Pandang dan seluruh pimpinan dan staf
karyawan Fajar Pendidikan.
Walaupun telah dicurahkan seluruh kemampuan dalam pembuatan laporan
tugas akhir ini, kami menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini tidak luput dari
berbagai kekurangan dan kesalahan, oleh sebab itu segala saran dan kritik yang
bersifat obyektif konstruktif sangat kami harapkan hadir dari pembaca demi
perbaikan laporan kami selanjutnya, dengan harapan semoga laporan kami ini
dapat bermanfaat sebagaimana diharapkan.
Makassar, Maret 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Judul................................................................................................. iLembar pengesahan pembimbing.................................................................. iiLembar penerimaan panitia ujian................................................................... iiiKata pengantar .............................................................................................. ivDaftar isi......................................................................................................... viiDaftar gambar................................................................................................ ixDaftar tabel..................................................................................................... xiDaftar lampiran.............................................................................................. xiiAbstrak........................................................................................................... xiiiBAB I Pendahuluan A. Latar Belakang.............................................................................. 1
B. Rumusan Masalah ........................................................................ 2 C. Tujuan dan Manfaat...................................................................... 2BAB II Tinjauan Pustaka A. Pengertian Sistem Proteksi........................................................... 3 B. MCB.............................................................................................. 4 C. Transformator Ukur....................................................................... 5
1. Transformator Tegangan.......................................................... 62. Transformator Arus.................................................................. 8
D. Dioda............................................................................................. 91. Forward Bias (Prasikap Maju)................................................. 102. Reverse Bias (Prasikap Mundur)............................................. 11
E. Transistor....................................................................................... 13F. Relay.............................................................................................. 17G. Optocoupler................................................................................... 19H. Kapasitor....................................................................................... 20I. Resistor........................................................................................... 23
1. Jenis-jenis Resistor................................................................... 24 2. Karakteristik Berbagai Macam Resistor.................................. 25BAB III Perancangan Alat Proteksi Secara Otomatis
A. Blok Diagram ............................................................................... 26 B. Gambar Rangkaian Lengkap dan Flowchart ................................ 27C. Prosedur Kerja .............................................................................. 29D. Prosedur Pengujian....................................................................... 29E. Alat dan Bahan.............................................................................. 30
BAB IV Pengoperasian dan Analisis DataA. Pengoprasian ............................................................................... 33
1. Power Supply........................................................................... 33 2. Rangkaian Pengunci................................................................. 34
3. Beban....................................................................................... 34
B. Pengujian Rangkaian................................................................... 341. Pengujian Rangkaian Sensor Arus........................................... 34
2. Pengujian Rangkaian Driver.................................................... 363. Pengujian Alat Pada Variasi Jenis Beban................................ 374. Analisa Waktu Putus .............................................................. 39
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan.................................................................................... 40 B. Saran............................................................................................... 41DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Simbol MCB.............................................................................. 4
Gambar 2.2. Arah medan magnet................................................................... 8
Gambar 2.3. Sensor arus................................................................................. 9
Gambar 2.4. Simbol dan bentuk dioda........................................................... 9
Gambar 2.5. Diagram skematis sambungan PN............................................. 10
Gambar 2.6. a) Sambungan PN diberi prasikap maju, b) Simbol dioda sambungan PN yang mendapat prasikap maju 11
Gambar 2.7. a) Sambungan PN diberi prasikap balik, b) Simbol dioda sambungan PN yang mendapat prasikap balik 12
Gambar 2.8. Dioda sebagai pelindung transistor........................................... 12
Gambar 2.9. Grafik karakteristik output transistor......................................... 14
Gambar 2.10. a) Konstruksi & Simbol Transistor Bipolar NPN (kanan) b) Konstruksi & Simbol Transistor Bipolar PNP (kiri).......... 15
Gambar 2.11. Rangkaian interface dengan beban relay................................. 16
Gambar 2.12. Simbol Relay........................................................................... 18
Gambar 2.13. Optocoupler ............................................................................ 19
Gambar 2.14. Prinsip Dasar Kapasitor........................................................... 22
Gambar 2.15. Kapasitor seri........................................................................... 22
Gambar 2.16. Kapasitor Paralel..................................................................... 22
Gambar 2.17. Simbol Resistor Tetap............................................................. 25
Gambar 2.18. Simbol Resistor Trimpot......................................................... 25
Gambar 2.19. Simbol Resistor Potensiometer................................................ 25
Gambar 3.1. Blok Diagram............................................................................ 26
Gambar 3.2. Diagram rangkaian.................................................................... 27
Gambar 3.3. Flowchart................................................................................... 28
Gambar 4.1. Grafik Pengamatan Output trafo arus dengan variasi beban .... 35
Gambar 4.2. Grafik Pengamatan Tegangan Kerja Rangkaian Driver ........... 36
Gambar 4.3. Pengukuran dengan Variasi Beban............................................ 37
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Pengamatan Output trafo arus dengan variasi beban....................... 35
Tabel 2. Pengamatan Tegangan Kerja Rangkaian Driver (potensio kondisi lepas)................................................................... 36
Tabel 3. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban......................................... 38
Tabel 4. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban......................................... 38
Tabel 5. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban......................................... 38
Tabel 6. Pengujian dengan Variasi Beban..................................................... 39
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Komponen
Lampiran 2. Foto Alat
Lampiran 3. Foto Smulasi Beban
Lampiran 4. Foto Alat Seluruhnya
ABSTRAK
(A.Akhmad Rahmatullah.M dan Ahmar), RANCANG BANGUN ALAT PROTEKSI OTOMATIS PADA INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA. (Hamdani, ST, MT dan Nur Aminah, ST.).
Dalam sistem proteksi khususnya dalam aplikasi di instalasi rumah tangga yang ada saat ini, masih dianggap memiliki kekurangan.
Kelemahan yang nyata nampak pada pengoprasian alat Mini Circuit Breaker (MCB), yakni masih memerlukannya tenaga operator (manual) untuk menghubungkan kembali rangkaian instalasi listrik setelah alat tersebut (MCB) bekerja mengamankan rangkaian dari gangguan hubung singkat atau gangguan beban lebih.
Sehingga dalam Proyek Tugas Akhir ini dirancanglah “Alat Proteksi Otomatis pada Instalasi Listrik Rumah Tangga”. Yang dapat beroperasi secara otomatis, baik dalam memutuskan rangkaian instalasi listrik yang diakibatkan oleh gangguan hubung singkat dan ganguan beban lebih maupun dalam menyambungkan kembali rangkaian instalasi listrik bila gangguan tersebut telah hilang.
Sistem proteksi ini mengandalkan aplikasi dari beberapa rangkaian seperti rangkaian pengunci, rangkaian interface dan rangkaian sensor arus. Sehingga nantinya tercipta suatu rangkaian yang utuh dan dapat berfungsi sebagai salah satu alat proteksi otomatis pada instalasi listrik rumah tangga.
Alat ini dapat bekerja secara otomatis dikarenakan adanya rangkaian interface yang akan bekerja dalam setting tegangan referensi. Bila tegangan referensi tersebut sesuai dengan tegangan masukan, maka rangkaian ini akan beroperasi dan pada akhirnya akan menggerakkan relay untuk memutus rangkaian listrik. Lalu rangkaian pengunci akan mempertahankan posisi rangkaian, sampai nantinya tegangan kembali normal (sesuai dengan tegangan referensi) barulah rangkaian pengunci mengembalikan posisi relay menghubungkan rangkaian listrik.
Dari hasil analisa arus dan kemampuan komponen dalam pembebanan, maka diperoleh sebuah nilai setting tegangan referensi yang tepat. Hasil perancangan alat inipun sudah dapat digunakan pada beberapa tingkatan arus yang dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu aspek yang sangat berperan penting dalam suatu instalasi
tegangan listrik adalah sistem proteksi. Seperti halnya sistem proteksi yang umum
saat ini digunakan di rumah tangga maupun di dunia industri, yakni Mini Circuit
Breaker (MCB).
Sebagai alat proteksi, MCB berfungsi secara otomatis untuk
mengamankan rangkaian listrik dari gangguan hubung singkat dan beban lebih.
Namun MCB yang ada saat ini masih memiliki kekurangan, yakni MCB tidak
dapat kembali beroperasi secara otomatis setelah gangguan tersebut hilang dari
instalasi. Sehingga masih membutuhkan tenaga operator untuk mengaktifkan
kembali MCB secara manual agar jaringan instalasi dapat kembali bekerja.
Rangkaian ini dirancang agar dapat bekerja secara otomatis baik
mengamankan instalasi, maupun dalam menyambungkan kembali instalasi bila
gangguan telah hilang dari instalasi.
Selain itu, karena alat proteksi otomatis ini dirancang dengan
menggabungkan beberapa rangkaian komponen dan dengan besaran beban yang
akan dilayani dapat diubah-ubah, menjadikan alat ini memiliki berbagai kelebihan
dibandingkan sistem proteksi rumah tangga yang ada saat ini, yaitu MCB.
Sehingga dalam pemanfaatannya nanti, dapat tercipta sebuah sistem
proteksi yang handal dan efisien.
Adapaun alat yang dimaksud terdiri atas sensor arus, rangkaian driver,
rangkaian interface, rangkaian pengunci dan beberapa komponen elektronika
lainnya.
Berdasarkan pada pemaparan di atas, maka pada pelaksana proyek akhir
ini, dirancanglah “Alat Proteksi Otomatis Pada Instalasi Listrik Rumah
Tangga”.
B. Rumusan Masalah
Beradasarkan uraian latar belakang di atas, maka dirumuskanlah masalah
sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang alat proteksi yang dapat bekerja memutus dan
menyambung rangkaian instalasi listrik secara otomatis.
2. Bagaimana menghasilkan alat proteksi yang handal dan efisien.
C. Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada proyek akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Dapat menjadi alat proteksi jaringan instalasi otomatis yang handal dan efisien
2. Dapat menggantikan fungsi MCB yang digunakan saat ini.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pegertian Sistem Proteksi
Sistem proteksi adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi atau
memberikan umpan balik pada suatu keadaan yang normal atau gangguan pada
jaringan instalasi. Secara umum sistem proteksi berfungsi untuk melepaskan
dengan cepat berbagai elemen saat sistem tersebut mengalami gangguan saat
bekerja dalam keadaan normal.
Fungsi dari proteksi juga dapat dikatakan untuk mendeteksi perubahan
parameter sistem, mengevaluasi besar perubahan parameter dan membandingkan
dengan besaran dasar yang telah ditentukan sebelumnya untuk memberi perintah
lebih lanjut pada perlatan untuk melakukan proses switching yang berfungsi untuk
menghubungkan atau memisahkan bagian tertentu dari sistem.
Secara garis besar, fungsi sistem proteksi yaitu :
1. Mendeteksi adanya gangguan atau terjadinya keadaan abnormal pada
bagian sistem yang diamankan,
2. Memberitahukan operator tentang adanya gangguan.
Adanya gangguan yang terjadi dapat menyebabkan antara lain:
1. Kurangnya kestabilan sistem energi listrik
2. Rusaknya peralatan-peralatan elektonik
3. Adanya bunga api akibat hubung singkat
B. MCB
MCB adalah suatu alat listrik yang digunakan sebagai pengaman, pemutus
rangkaian yang bekerja secara otomatis. MCB berfungsi sebagai pengaman arus
beban lebih dan arus hubung singkat pada rangkaian listrik. selain itu MCB juga
dapat berfungsi sebagai saklar tuas bila dioff kan.
Sebagai pemutus pada MCB dipergunakan logam bimetal yakni campuran
dua buah logam yang berbeda koefisien muainya. Jika arus atau tegangan yang
melewatinya melebihi harga nominalnya, maka akan menimbulkan panas yang
akan melengkung memutuskan rangkaian. Jika temperatur saat bimetal memuai
dan belum turun, maka rangkaian akan tetap terbuka apabila MCB tersebut
dinaikkan.
MCB terdiri atas dua macam yaitu sistem satu fasa dan tiga fasa. Pada
sistem tiga fasa, tuasnya digabungkan sehingga jika terjadi gangguan pada salah
satu fasa maka ketiga suplai fasa tersebut akan bekerja memutuskan arus dari
sumber.
Gambar 2.1. Simbol MCB
C. Transformator Ukur
Sebuah transformator ukur bekerja dengan prinsip yang sama dengan
transformator daya tetapi dirancang khusus untuk digunakan bersama-sama
dengan alat ukur listrik untuk memperluas rentang ukur dari amperemeter atau
voltmeter.
Pada dasarnya transformator terdiri dari dua kumparan yang saling
tersekat secara elektrik dan terlilit di atas dua bahan inti biasa yang berbentuk
sirkit magnetis tertutup, sehingga kedua kumparan tadi terhubung secara
berbalasan. Kumparan primer dihubungkan dengan sumber AC dan kumparan
sekunder dihubungkan ke terminal yang menghasilkan tegangan bolak-balik.
Pada dasarnya Trasformator digunakan untuk :
1. Mengubah tegangan tinggi bolak balik, yaitu menaikkan atau
menurunkannya
2. Menyesuaikan impedansi
3. Menggabungkan
4. Menyekat sirkit
Pada Transformator ukur akan dikenakan tegangan dan arus riil yang
mengalir pada rangkaian sementara alat ukur dihubungkan pada belitan sekunder
transformator.
Dengan cara ini maka alat ukur akan mengukur arus atau tegangan yang
lebih kecil tetapi berbanding lurus terhadap arus dan tegangan sesungguhnya
sesuai dengan perbandingan belitan yang digunakan.
Keuntungan penggunaan transformator ukur ini antara lain :
a. Sisi sekunder transformator ukur dililit untuk menghasilkan tegangan
yang lebih rendah sehingga dapat menyederhanakan isolasi untuk
peralatan pengukuran yang digunakan serta membukanya menjadi
lebih aman.
b. Transformator sekaligus berfungsi juga untuk mengisolasi alat ukur
dari rangkaian utama sehingga antara rangkaian ukur dan rangkaian
listrik utama tidak terdapat hubungan listrik langsung.
c. Peralatan ukur dapat dibaca melalui jarak jauh dari posisi yang aman
dengan menggunakan kawat penghubung yang panjang untuk
menghubungkan alat ukur dan transformator ukur.
d. Tegangan sekunder atau arus sekunder dapat distandarisasi (biasanya
110 V dan 5 A) yang akan menyederhanakan perubahan alat ukur.
Sesuai dengan fungsinya, maka Transformator ukur terbagi dua yakni;
1. Transformator Tegangan
Konstruksi dari sebuah transformator tegangan (VT) adalah serupa dengan
transformator daya. Belitan sekunder dari transformator tegangan ini dihubungkan
dengan alat ukur voltmeter. Transformator tegangan dioperasikan sebagai penurun
tegangan. Belitan primer memiliki jumlah lilitan yang jauh lebih besar daripada
belitan sekunder karena :
………………………………………………….(2.1)
Pembacaan voltmeter harus dikalikan dengan rasio lilitan untuk
menentukan tegangan beban.
2. Transformator Arus
Transformator arus digunakan untuk mengukur arus beban suatu
rangkaian. Dengan menggunakan transformator arus maka arus beban yang
besar dapat diukur dengan menggunakan alat ukur (ammeter) yang tidak terlalu
besar.
Operasi dari sebuah transformator arus (CT) berbeda dengan transformator
daya meskipun prinsip-prinsip dasar transformator tetaplah sama.
Belitan sekunder dari transformator arus memiliki jumlah lilitan yang
banyak yang terhubung pada amperemeter. Amperemeter biasanya di standarisasi
pada nilai 1 A atau 5 A sehingga rasio transformator dipilih agar arus sebesar 1 A
atau 5 A mengalir pada belitan sekunder ketika rangkaian listrik utama yang
terhubung dengan sisi primer transformator arus mengalirkan arus beban penuh.
Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
Belitan primer hanya memiliki beberapa lilitan saja dan dalam beberapa
kasus tertentu arus-arus besar yang akan diukur cukup dialirkan melalui satu
lilitan saja.
Trafo arus dalam rangkaian proyek akhir ini berfungsi sebagai sensor
Arus yang gunanya untuk mendeteksi arus yang lewat pada jaringan.
………………………………………………….(2.2)
Rangkaian sensor arus ini menggunakan sifat dari prinsip induktansi dan
sebuah induktansi yang dialiri oleh arus yang besar akan menghasilkan beda
potensial dari kedua ujung lilitan.
Jika seutas tembaga diberi aliran listrik, maka sekeliling kawat
tembaga akan terbentuk medan listrik. Dengan aturan tangan kanan dapat
diketahui arah medan listrik terhadap arah arus listrik. Caranya sederhana
yaitu dengan mengacungkan jari jempol tangan kanan sedangkan keempat jari
lain menggenggam. Arah jempol adalah arah arus dan arah keempat jari lain
adalah arah medan listrik yang mengitarinya.
Gambar 2.2. Arah medan magnet
Dengan adanya medan magnet tersebut maka dimanfaatkan untuk
menghasilkan beda potensial yang terjadi pada induksi tersebut. Beda potensial
yang terjadi dari kedua ujung kumparan yang dililitkan pada sebuah ferit yang
berbentuk selenoid yang ditengahnya terdapat kawat yang dilaliri arus listrik
maka terjadilah beda potensial. Semakin besar arus yang dilewati kawat
tersebut semakin besar pula beda potensial yang terjadi dikedua ujung kawat
tersebut. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut :
Gambar 2.3. Sensor arus
D. Dioda
Dioda adalah komponen semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah
saja. Dioda terbuat dari germanium atau silikon yang lebih dikenal dengan dioda
junction. Ada banyak tipe dioda menurut karakteristik operasi dan aplikasinya
misalnya dioda Zener, dioda pemancar cahaya (Light Emitting Diode, LED) dan
lain-lain.
Gambar 2.4. Simbol dan bentuk dioda
Struktur dari dioda ini, sesuai dengan namanya, adalah sambungan antara
semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N. Semikonduktor tipe P berperan
sebagai anoda dan semikonduktor tipe N berperan sebagai katoda. Dengan
struktur seperti ini arus hanya dapat mengalir dari sisi P ke sisi N.
Sambungan PN bagian P konsentrasi lubangnya lebih besar dibandingkan
dengan konsentrasi lubang bagian N, sebaliknya konsentrasi elektron di bagian N
lebih besar dibandingkan dengan di bagian P. karena perbedaan konsentrasi
pembawa muatan tadi, mengakibatkan terjadi peristiwa difusi lubang dari bagian
P ke N dan elektron dari bagian N ke P.
Sesaat setelah lubang masuk ke bagian N yang kaya akan elektron, maka
terjadi rekombinasi (penggabungan kembali) antara lubang dan elektron.
Demikian pula halnya elektron yang masuk ke bagian P yang kaya akan lubang
akan segera bergabung dengan lubang.
Sehingga hasil rekombinasi ini menyebabkan daerah di sekitar sambungan
menjadi kekurangan pembawa muatan dan disebut daerah deplesi (kekurangan)
atau daerah muatan ruang (space charge region) atau daerah transisi.
Gambar 2.5. Diagram skematis sambungan PN
1. Forward Bias (Prasikap Maju)
Pada kondisi forward bias ini diperoleh dengan menghubungkan
bagian P dengan kutup positif sedangkan bagian N pada kutup negatif
sehingga arus yang melewati dioda menjadi besar.
Gejala ini terjadi karena elektron-elektron di sisi N mendapat
tambahan energi sehingga mereka mampu menyebrangi junction. Selanjutnya
masuk kedalam hole dan menjadi elektron valensi. Perjalanan elektron valensi
berlanjut hingga ke ujung sisi P dan meninggalkan sisi P lalu mengalir ke
dalam kutub positif sumber. Terjadilah arus listrik.
(a) (b)
Gambar 2.6. a) Sambungan PN diberi prasikap maju,b) Simbol dioda sambungan PN yang mendapat prasikap maju
2. Reverse Bias (Prasikap Balik)
Kondisi reverse ini diperoleh dengan menghubungkan bagian P
dengan kutup negatif dan bagian N dengan kutup positif sehingga, bias
elektron pada sisi N menjauhi junction. Begitu pula dengan hole pada sisi P.
Akibatnya daerah pengosongan menjadi makin lebar dan beda potensialnya
semakin tinggi.
Akhirnya beda potensial pada lapisan pengosongan sama dengan beda
potensial sumber. Pada saat itu elektron dan hole berhenti bergerak serta tidak
terjadi arus listrik.
Pada frekuensi rendah dioda-dioda yang biasa dapat dengan mudah
terputus (turn off) bila pra tegangannya berubah dari maju ke balik.
Tetapi bila frekuensinya naik, dioda mencapai titik di mana ia tak
dapat terputus dengan cukup cepat untuk menghindari arus yang cukup besar
selama sebagian dari setengah siklus balik.
(a) (b)
Gambar 2.7. a) Sambungan PN diberi prasikap balik,b) Simbol dioda sambungan PN yang mendapat prasikap balik
Dengan menggunakan sifat yang dimiliki oleh dioda yaitu, perlawanan
yang maju sangat kecil dan perlawanan terbalik yang sangat tinggi maka pada
perancangan kali ini, digunakan pula dioda sebagai pelindung pada saat
mensaklarkan arus listrik ke beban-beban yang memiliki induktansi tinggi. Beban
induktif yang digunakan yakni relay. Posisi dioda sebagai pelindung dapat dilihat
pada gambar berikut:
Gambar 2.8. Dioda sebagai pelindung transistor
Dioda tersebut akan mengalirkan dan membuang arus berlebihan secara
aman saat terputusnya arus ke transistor.
E. Transistor
Transistor merupakan komponen aktif dengan arus, tegangan atau daya
keluarannya dikendalikan oleh arus masukan.
Transistor mempunyai tiga terminal elektroda yakni, basis, kolektor, dan
emitor. Penamaan transistor tersebut didasari oleh prinsip kerjanya, yaitu
mentransfer atau memindahkan arus.
Dalam beberapa keadaan transistor dapat digunakan dengan berbagai
fungsi seperti, dalam sistem komunikasi, transistor dipergunakan sebagai penguat
untuk memperkuat sinyal, sedangkan dalam untai elektronis komputer transistor
digunakan sebagai saklar elektronis laju tinggi.
Pada perancangan rangkaian tugas akhir ini akan digunakan transistor
sebagai fungsi saklar elektronis. Hal ini dikarenakan saklar elektronis mempunyai
beberapa kelebihan yaitu:
1. Tidak memakan banyak tempat
2. Tidak bisa aus
3. Dapat bekerja jauh lebih cepat
4. Hanya memerlukan tenaga yang sangat kecil
Transistor Sebagai Saklar
Seperti halnya pada saklar mekanik, fungsi transistor sebagai saklar juga
memiliki dua keadaan, yaitu on dan off. Keadaan ini menggunakan titik cutoff dan
titik jenuh transistor. Jika transistor dipergunakan pada dua titik tersebut berarti
transistor dipakai sebagai saklar. Kedua keadaan tersebut dapat dilihat pada grafik
output di bawah ini,
Gambar 2.9. Grafik karakteristik output transistor
Transistor memiliki tiga terminal semikonduktor pada satu terminal dan
banyak dibuat dari bahan silikon. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor
bipolar, yaitu emitor, basis dan kolektor. Mereka dapat dikombinasikan menjadi
transistor berjenis N-P-N atau P-N-P.
(a) (b)
Gambar 2.10. a) Konstruksi & Simbol Transistor Bipolar NPN (kanan) b) Konstruksi & Simbol Transistor Bipolar PNP (kiri)
Tanda anak panah menunjukkan arah aliran arus, bila emitter-basis diberi
prasikap maju. Bila transistor tidak diberikan prasikap (terbuka) maka semu arus
di dalam transistor adalah nol.
Pada rangkaian saklar elektronik, sinyal inputnya berlogika 1 (5 volt) atau
0 (0 volt). Nilai ini selalu dipakai pada basis transistor dengan kolektor dan emitor
sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian
(open circuit).
Aturan/prosedur transistor adalah sebagai berikut:
1. Pada transistor NPN, pemberian tegangan positif dari basis ke emitor
menyebabkan kolektor dan emitter terhubung singkat sehingga transistor
aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 volt dari basis ke emitor
menyebabkan hubungan kolektor dari emitor terbuka atau transistor mati
(off).
2. Pada transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor
akan menyalakan transistor (on), sedangkan memberikan tegangan positif
atau 0 volt dari basis ke emitor akan membuat transistor mati (off).
Dalam mendesain fungsi transistor sebagai saklar, maka suatu pedoman
desain untuk saturasi adalah mempunyai arus basis kira-kira sepersepuluh dari
harga saturasi arus kolektor.
Supaya transistor berada dalam keadaan saturasi pada saat on, arus basis
(IB) transistor haruslah lebih besar atau sama dengan IB (sat). Pada saat arus basis
IB transistor menjadi nol, transistor akan off dalam keadaan cutoff.
Pada Rangkaian interface dalam rangkaian proyek akhir ini, juga
menggunakan transistor sebagai saklar dari beban relay. Transistor menggunakan
jenis NPN dan sebuah relay yang akan mengontrol beban. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat gambar berikut :
Gambar 2.11. Rangkaian interface dengan beban relai
Untuk mengaktifkan relay didapatkan rumus sebagai berikut :
I relay = VVcc ............................................................................ (2.1)
R relay
IB = I relay ............................................................................ (2.2)
hfe
F. Relay
Relay merupakan saklar magnetis yang menghubungkan rangkaian beban
ON atau OFF dengan pemberian tegangan pada kumparannya sehingga
menghasilkan energi elektromagnetis yang membuka atau menutup kontak pada
rangkaian. Relay dalam pemakaiaannya memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Perlawanan kumparan ditentukan oleh tebal kawat dan banyaknya lilitan,
perlawanan ini dapat berharga 1 ohm sampai 50 Kilo ohm.
2. Kuat arus yang diperlukan untuk mengaktifkan relay tergantung besar
kecilnya perlawanan kumparan. Kepekaan relay dinyatakan dalam ampere
perlilitan. Misalnya 50 A/lilitan, ini berarti pula 50 ampere dalam 100
lilitan.
3. Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan relay, adalah besarnya arus
yang melewati kumparan dikali dengan besarnya perlawanan ohm
kumparan relay.
4. Jarak antara kontak-kontak menentukan tinggi tegangan maksimum yang
boleh ada di antara kontak-kontak.
5. Ada pula relay yang dapat melepas dan menutup lebih dari satu kontak
sekaligus.
Adapun simbol relay yakni,
Gambar 2.12. Simbol Relai
Relay mempunyai variasi aplikasi yang luas baik digunakan pada kontrol
dari kran, daya, cairan dan banyak kontrol urutan mesin, misalnya operasi
pemboran tanah, pemboran pelat, penggilingan dan pengerindaan.
Relay biasanya hanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dapat
mempunyai beberapa kontak. Relay elektromagnetis berisi kontak diam dan
kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak
ditunjuk sebagai normaly open (NO) dan normaly close (NC). Apabila kumparan
diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi pada medan pada gilirannya
menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan
membuka kontak NC.
Kontak normaly open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada
kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau
diberi tenaga. Kontak normaly close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi
daya dan membuka ketika kumparan diberi daya.
Kelebihan yang dimiliki oleh relay dikarenakan, relay yang bekerja
dengan arus dan tegangan yang kecil dapat mengoperasikan peralatan yang
menggunakan arus dan tegangan yang besar.
G. Optocoupler
Optocoupler atau biasa disebut optoisolator, merupakan perangkat
elektronika yang mampu mengubah besaran cahaya yang datang menjadi besaran
listrik. Optocoupler dibentuk dalam satu kemasan plastik yang terdiri atas dua
buah komponen yaitu, komponen LED dan Fototransistor.
Di dalam kemasan ini, LED ditempatkan berhadapan dengan
fototransistor, jika LED diberi arus , maka LED tersebut memancarkan cahaya
yang mencapai fototransistor, sehingga fototransistor menjadi (On) dan jika LED
tidak diberi arus maka LED tersebut tidak menghasilkan cahaya, sehingga
mengakibatkan fototransistor menjadi (Off).
Keuntungan utama dari Optocoupler yaitu adanya isolasi listrik antara
rangkaian input dan output, sehingga dapat digunakan pada dua sistem yang
memiliki impedansi atau besar arus dan tegangan yang berbeda.
Gambar 2.13. Optocoupler
Keterangan gambar :
Pin 1. Anoda 4. Emiter
2. Katoda 5. Kolektor
3. Kontak NO 6. Basis
Keuntungan besar dari optocoupler adalah adanya isolasi listrik (elektrical
isolation) antara rangkaian input dan output. Dinyatakan dengan cara lain, bahwa
common untuk rangkaian input berbeda dengan common untuk rangkaian output.
Karena itu, tidak ada bagian yang konduktif antara dua rangkaian tersebut, ini
berarti bahwa anda dapat mengground salah satu dari rangkaian tersebut,
sedangkan rangkaian yang lain dibuat mengambang. Sebagai contoh, rangkaian
input dapat ditanahkan pada casis (chassis) dari peralatan, sementara common dan
bagian output tidak ditanahkan.
Adapun kelebihan yang dimiliki optocoupler ialah pemisahan secara listrik
antara rangkaian masuk dan rangkaian keluarnya. Dengan optocoupler, hubungan
yang ada antara masukan dan keluaran hanya seberkas cahaya. Karena hal ini, kita
dapat memperoleh resistansi penyekatan di antara dua rangkaian itu dalam ribuan
mega ohm. Pemisahan seperti ini kebetulan dibutuhkan dalam pemakaian-
pemakaian bertegangan tinggi yang potensial diantara dua rangkaian itu dapat
berbeda sampai beberapa ribu volt.
H. Kapasitor
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan
dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik
di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal
dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).
Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas
permukaan kepingan tersebut.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya
udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu
kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif
terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir
menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke
ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif.
Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung
kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya
muatan-muatan positif dan negatif di awan.
Bila kapasitor dihubungkan ke baterai kapasitor terisi hingga beda
potensial antara kedua terminal sama dengan tegangan baterai. Jika baterai
dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama,
terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor.
Kapasitansi sebuah kapasitor adalah kemampuan kapasitor untuk
menyimpan muatan listrik. Kapasitansi diukur dengan satuan farad. Kapasitansi
bergantung pada luas permukaan keping dan dielektrik yang digunakan.
Kapasitansi akan besar jika luas permukaan keping besar. Dengan kata lain
kapasitansi berbanding lurus dengan luas permukaan keping dan berbanding
terbalik dengan jarak antara dua keping sejajar.
Gambar 2.14. Prinsip Dasar Kapasitor
Bila rangkaian kapasitor dipasang secara seri maka akan mengakibatkan
nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai
secara seri.
Gambar 2.15. Kapasitor seri
Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :
………………………………………….(2.1)
Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi
pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara
paralel.
Gambar 2.16. Kapasitor Paralel
Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :
………………………………….(2.2)
Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :
1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain
2. Sebagai filter dalam rangkaian PS
3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antena
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar.
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya.
Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor
electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
I. Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.
Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari
bahan karbon. Dari hukum Ohm diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan
jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor
disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol W (Omega).
Untuk menyatakan resistansi sebaiknya disertakan batas kemampuan
dayanya. Berbagai macam resistor dibuat dari bahan yang berbeda dengan sifat-
sifat yang berbeda. Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor
pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor
bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas
sebesar W=I2 R watt.
Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar
kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Resistor dalam teori dan prakteknya di
tulis dengan perlambangan huruf R. Nilai hambatan resistor di sebut resistansi.
1. Jenis-jenis Resistor
Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor
dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam.
Namun demikian dalam perdagangan resistor-resistor tersebut
dibedakan menjadi resistor tetap (fixed resistor) dan resistor variabel.
Pengunaan untuk daya rendah yang paling utama adalah jenis tahanan tetap
yaitu tahanan campuran karbon yang dicetak. Ukuran relatif semua tahanan
tetap.
Tahanan yang berubah-ubah, seperti yang tercantum dari namanya,
memiliki sebuah terminal tahanan yang dapat diubah harganya dengan
memutar dial, knob, ulir atau apa saja yang sesuai untuk suatu aplikasi.
Mereka bisa memiliki dua atau tiga terminal, akan tetapi kebanyakan
memiliki tiga terminal. Jika dua atau tiga terminal digunakan untuk
mengendalikan besar tegangan, maka biasanya di sebut potensiometer.
2. Karakteristik Berbagai Macam Resistor
Karakteristik berbagai macam resistor dipengaruhi oleh bahan yang
digunakan. Resistansi resistor komposisinya tidak stabil disebabkan pengaruh
suhu, jika suhu naik maka resistansi turun. Resistansi sebuah resistor
komposisi berbeda antara kenyataan dari resistansi nominalnya.
Suhu memiliki pengaruh yang cukup berarti terhadap suatu hambatan.
Di dalam penghantar ada elektron bebas yang jumlahnya sangat besar sekali,
dan sembarang energi panas yang dikenakan padanya akan memiliki dampak
yang sedikit pada jumlah total pembawa bebas. Kenyataannya energi panas
hanya akan meningkatkan intensitas gerakan acak dari partikel yang berada
dalam bahan yang membuatnya semakin sulit bagi aliran elektron secara
umum pada sembarang satu arah yang ditentukan. Hasilnya adalah untuk
penghantar yang bagus, peningkatan suhu akan menghasilkan peningkatan
harga tahanan.
Gambar 2.17. Simbol Resistor Tetap
Gambar 2.18. Simbol Resistor Trimpot
Gambar 2.19. Simbol Resistor Potensiometer
BAB III
PERANCANGAN ALAT PROTEKSI SECARA OTOMATIS
A. Blok Diagram
Sumber arus dari PLN dan tegangan operasi didapatkan oleh rangkaian
power supplay dengan tegangan 12 vdc, pada saat beban terhubung pada
rangkaian, sensor akan mendeteksi pemakaian arus terhadap beban dengan output
berupa tegangan yang keluar dari sensor arus dan diperbaharui oleh beban.
Dengan keadaan yang demikian rangkaian driver akan bekerja bila terjadi
perubahan tegangan referensi yang telah ditentukan. Apabila keadaan
mengharuskan untuk memutuskan beban dalam hal ini beban tidak sesuai dengan
arus yang ditentukan maka rangkaian interface akan mengaktifkan relay, sehingga
supply tegangan dialirkan kerangkaian interface untuk kembali mengunci relay.
Dengan demikian skema blok diagram dapat dilihat di bawah ini :
Gambar 3.1. Blok Diagram
Gambar 3.3. Flowchart
C. Prosedur Kerja
YA
YA
TIDAK
TIDAK
START
LAMPU DAN ALAT ELEKTRONIK BEKERJA
BEBAN LEBIH
SYSTEM KELISTRIKAN TERPUTUS
LAMPU DAN ALAT ELEKTRONIK TIDAK BEKERJA
BEBAN NORMAL
END
Secara umum rancang bangun rangkaian proteksi pada instalasi rumah tangga secara
otomatis mempunyai tahapan-tahapan sebagai berikut :
1. Perencanaan pembuatan diagram alur perencanaan
2. Mempersiapkan alat dan bahan
3. Pemasangan komponen
4. Penyolderan komponen
5. Uji coba rangkaian dan analisa data
D. Prosedur Pengujian
Setelah rancang bangun maka dilakukan pengujian pada rangkaian tersebut. Pengujian
dibagi menjadi 2 tahapan, yaitu Pertama keluaran pada rangkaian sensor arus dan kedua
pengujian pada rangkaian interface yang dihubungkan dengan beban.
1. Pengujian pada Rangkaian Sensor Arus
Langkah-langkah yang dilakukan untuk menguji rangkaian sensor arus adalah sebagai
berkut :
a) Menggunakan rangkaian sensor arus berupa trafo current.
b) Melepaskan hubungan dengan rangkaian lainnya
c) Pengujian rangkaian sensor arus.
d) Memeriksa tegangan keluaran pada rangkaian.
e) Mengambil data keluaran pada rangkaian
2. Pengujian pada rangkaian interface
Langkah-langkah yang dilakukan untuk menguji rangkaian interface adalah:
a) Menggunakan rangkaian interface
b) Menghuungkan rangkaian lainnya.
c) Memeriksa tegangan masukan pada transistor pada rangkaian driver.
d) Memeriksa tegangan jatuh pada relay.
e) Mengambil data tegangan pada kaki transistor.
E. Alat dan Bahan
1. Alat
Multimeter 1 Buah
Solder 1 Buah
Timah 1 Rol
Solder pump 1 Buah
Pelubang / Bor 0,5mm 1 buah
Tang potong 1 Buah
Tang Lancip 1 Buah
2. Bahan
Transformator 12 v/100 mA 1 Buah
Ampere Meter 1 Buah
Transformator arus (CT) Type MFO 100 H&G 1 Buah
Kabel Secukupnya
Relay 8 pin 5 A 1 Buah
Papan PCB Matrix 1 Buah
Saklar 8 Buah
Transistor C1573 2 buah
Transistor C1815 1 Buah
Capasitor 2200µf, 35 V 1 Buah
Capasitor 100n/400v 3 buah
Resistor 150K ohm 2 Buah
Resistor 5K6 ohm 1 Buah
Resistor 8K2 ohm 1 Buah
Resistor 2K7 ohm 1 Buah
Resistor 1M ohm 1 Buah
Dioda IN4002 2 Buah
Dioda Brigde 2 A 2 Buah
Optocoupler (TLP621) 1 Buah
IC AN7812 1 Buah
Potensiometer 50 K ohm 1 Buah
Banana plug 2 Set
Fitting duduk 7 Buah
Stop kontak 1 Buah
Lampu Pijar 5 Watt 1 Buah
Lampu Pijar 10 Watt 1 Buah
Lampu Pijar 15 Watt 1 Buah
Lampu Pijar 100 Watt 1 Buah
Lampu Pijar 200 Watt 3 Buah
BAB IV
PENGOPERSIAN DAN ANALISIS DATA
A. Pengoperasian
1. Power Supply
Power supply seperti yang terlihat pada gambar diagram rangkaian, gambar 3.2,
yakni menggunakan transformator jenis engkel dengan sebuah dioda jembatan dan
menggunakan IC AN 7812 yang keluaran tegangan IC tersebut adalah 12 Vdc. Tegangan
Dc diperoleh dari penyearah gelombang dan tegangannya dapat ditentukan, diukur atau
dihitung.
Dari gambar di atas terlihat bahwa, input tegangan sebesar 220 Volt diturunkan
oleh transformator sehingga menghasilkan output sebesar 12 Volt. Selanjutnya akan
diteruskan oleh dioda jembatan yang keduanya dipasang pada sisi berlawanan dan akan
menghantarkan setiap siklus yang berbeda-beda. Dengan adanya kapasitor sehingga
tegangan output tetap berada atau mendekati tegangan puncak, sedangkan IC regulator AN
7812 yakni agar tegangan tetap pada posisi konstan 12 Vdc. Tegangan DC diperoleh dari
penyearah gelombang penuh dan tegangan DC dapat ditentukan, diukur atau dihitung.
Dari gambar rangkaian terlihat input dengan tegangan 220 V diturunkan oleh
tansformator sehingga menghasilkan tegangan 12 V. Ditambah dengan IC regulator AN
7812 untuk memastikan tegangan tetap pada posisi 12 Vdc
2. Rangkaian Pengunci
Rangkaian pengunci ini menggunakan optocoupler sebagai pengunci relay.
Dengan menggantikan posisi beban jika terjadi overload, sehingga relay dalam keadaan
on. Jika keadaan demikian “overload” maka tegangan 220 V tersebut akan dialirkan ke
optocoupler sehingga LED dalam optocoupler tersebut mengeluarkan cahaya yang akan
membias transistor tersebut sehingga mempengaruhi nilai tahanan kolektor mendekati nol
sehingga mengakibatkan transistor C1815 on dan mengaktifkan relay 2.
3. Beban (Load)
Beban yang digunakan dalam simulasi rangkaian ini bervariasi dengan
menggunakan beban campuran yakni R, L dan Motor. Untuk beban (R) adalah lampu pijar
dengan daya yang bervariasi, beban (L) lampu TL dan beban motor dengan menggunakan
mesin pompa air dan kipas angin.
B. Pengujian Rangkaian
Setelah semua komponen terpasang dan penyolderan komponen telah dilakukan maka
langkah berikutnya adalah melakukan pengujian alat. Pengujian ini dilakukan secara bertahap
dari satu rangkaian ke rangkaian berikutnya.
1. Pengujian Rangkaian Sensor Arus
Rangkaian Sensor Arus berupa trafo current yang diuji dengan melepaskan
hubungan dengan rangkaian lainnya, setelah itu sensor arus dihubungkan dengan beban.
Hasil pengujian yang ingin didapatkan yakni respon dari sensor arus berupa tegangan
output terhadap beban yang dihubungkan. Maka dari itu pengujian sensor arus dilakukan
beberapa kali dengan besaran beban bervariasi.
Tabel 1. Pengamatan Output trafo arus dengan variasi beban
No Besaran Arus (A)
Teg. Output Trafo Arus (V)
Ket(Kondisi Relay Pemutus)
1 0,5 0 Belum Bekerja2 1 0,25 Belum Bekerja
3 1,5 0,42 Belum Bekerja4 2 0,70 Bekerja5 2,5 1 Bekerja6 3 1,7 Bekerja7 3,5 3 Bekerja8 4 4 Bekerja
Gambar 4.1. Grafik Pengamatan Output trafo arus dengan variasi beban
2. Pengujian Rangkaian Driver
Pengujian rangkaian driver bertujuan untuk mengetahui besaran tegangan kerja
yang dibutuhkan, maka dari itu pada percobaan kali ini juga dilakukan pengujian dengan
variasi beban dengan tujuan tegangan output trafo arus juga akan bervariasi sehingga
akan diketahui tegangan kerja yang dibutuhkan oleh rangkaian driver untuk beroperasi.
Tabel 2. Pengamatan Tegangan Kerja Rangkaian Driver (potensio kondisi lepas)
No Besaran Arus (A)
Teg. Pada Rangkaian Driver (V)
Ket(Kondisi Relay Pemutus)
1 0,5 0 Belum Bekerja
2 1 0,25 Belum Bekerja3 1,5 0,42 Belum Bekerja4 2 0,65 Bekerja5 2,5 0,65 Bekerja6 3 0,7 Bekerja7 3,5 0,65 Bekerja8 4 0,65 Bekerja
Gambar 4.2. Grafik Pengamatan Tegangan Kerja Rangkaian Driver
3. Pengujian Alat Pada Variasi Jenis Beban
Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis beban yakni, R, L dan
Motor. Sesuai dengan beban yang biasanya di jumpai dalam instalasi rumah tangga.
Potensiometer terlebih dahulu di set ke posisi tahanan penuh (ke kiri). Berbagai
jenis beban berupa lampu pijar (R), lampu TL (L) serta Motor Pompa Air dan Kipas
Angin dihubungkan ke alat dan melakukan pengujian dengan besaran arus beban
bervariasi mulai dari 2A, 3A dan 4A.
Setelah mendapatkan besaran arus beban yang diinginkan maka potensiometer
perlahan-lahan disetting ke posisi tahanan minimum (ke kanan) dan alat ukur diletakkan
pada rangkaian driver.
Gambar 4.3. Pengukuran dengan Variasi Beban
Pada pengetesan dengan menggunakan fariasi jenis beban digunakan dua jenis alat
ukur seperti, ampere meter dan volt meter. Alat ukur ampere meter di hubung seri
dengan beban sedangkan volt meter dihubungkan paralel dengan beban, sesuai dengan
terlihat pada gambar 4.4. di atas.
Tabel 3. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban
Beban I (Arus Beban 2A)
Beban (R) Beban (L) Beban Motor
Lampu Pijar 15 WLampu Pijar10 W
Lampu Pijar 200 W
Lampu TL 18 W Kipas AnginPompa Air
Tabel 4. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban
Bebab II (Arus Beban 3A)
Beban (R) Beban (L) Beban Motor
Lampu Pijar 15 WLampu Pijar100 WLampu Pijar 200 WLampu Pijar 250 W
Lampu TL 18 W Kipas AnginPompa Air
Tabel 5. Pengetesan Dengan Variasi Jenis Beban
Beban III (Arus Beban 4A)
Beban (R) Beban (L) Beban Motor
Lampu Pijar 15 WLampu Pijar100 WLampu Pijar 200 WLampu Pijar 200 WLampu Pijar 250 W
Lampu TL 18 W Kipas AnginPompa Air
Saat potensio di setting ke kanan atau semakin ke posisi memperkecil nominal
tahanannya maka tegangan yang terbaca pada rangkaian driver akan semakin meningkat
hingga pada tegangan 0,45V rangkaian driver akan bekerja mengaktifkan relay dan
memutuskan beban.
Untuk merubah besaran beban kerja alat ini maka dilakukan penyettingan dengan
menggunakan potensiometer dengan berpatokan pada tegangan kerja rangkaian driver
yakni 0,45 volt.
Tabel 6. Pengujian dengan Variasi Beban
Jenis Beban Arus (A) Tegangan (V) Kecepatan Memutus
Beban I
Beban II
Beban III
2
3
4
220
220
220
0,8 detik
0,8 detik
0,8 detik
4. Analisa waktu Putus
Berdasarkan data yang diperoleh, kecepatan waktu kerja (memutus) rangkaian
pada saat terjadi beban lebih adalah 0,8 detik atau kurang lebih sama dengan waktu putus
yang dibutuhkan oleh pemutus sejenis MCB.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan dari alat yang telah dibuat maka dapat ditarik beberapa kesimpulan
yaitu :
1. Rangkaian ini dirancang untuk bekerja secara otomatis baik dalam mengamankan
jaringan instalasi, maupun dalam menyambungkan kembali jaringan instalasi bila
gangguan telah hilang.
2. Besaran tegangan output trafo arus berbanding lurus dengan besaran arus beban yang
melewati rangkaian sensor arus.
3. Tegangan kerja rangkaian driver yaitu pada 0.45V sehingga bila hendak dilakukan
perubahan besaran beban yang akan dilayani oleh alat ini, maka terlebih dahulu
dilakukan penyettingan besar tahanan pada potensiometer agar tegangan pada basis
transistor menjadi 0,42V.
4. Waktu pemutusan rangkaian yang disebabkan oleh gangguan hubung singkat maupun
beban lebih kurang lebih sama karena diputuskan oleh satu relay yang sama.
5. Pengujian rangkaian dilakukan secara bertahap dari satu rangkaian ke rangkaian
berikutnya. Adapun jenis pengujian rangkaian sebagai berikut :
a. Pengujian Rangkaian Sensor Arus,
b. Pengujian Rangkaian Driver,
c. Pengujian Alat Pada Variasi Jenis Beban.
B. Saran
1. Untuk pengembangan komponen alat ini, komponen yang dapat diganti harus
memiliki kesamaan fungsi dalam pemakaiannnya serta lebih efisien dalam hal ukuran
dan biaya. Dan dapat pula di kombinasikan dengan menggunakan komponen lainnya
seperti, timer relay, kontaktor dll.
2. Untuk kelemahan alat ini yaitu terletak pada pengukurannya, karena hanya
bisa melayani beban maksimum 4A. Jadi, untuk kedepannya jika ada yang ingin
mengembangkan alat ini agar dapat menambahkan bebannya melebihi dari 4A.
3. Untuk pengembangan kedepannya diharapkan menggunakan
mikrokontroller.
DAFTAR PUSTAKA
Berahim, Hamzah Ir. 1991. Pengantar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Offset.
Kadir Abdul. 1989. Transformator. Jakarta : PT.Elex Media Komputindo.
Fitzgerald, A.E. dkk. 1985. Dasar – Dasar Elektro Teknik. Jakarta: Erlangga.
Arismunandar, A. dkk. 1997. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik. Jakarta : Pradnya Pramita.
Electrical Team. 2000. Electrical II. Jakarta. PT.United Tractors.
Chattopadhyay, D. dkk, Dasar Elektronika,Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta:1989.
Sri Widodo, Thomas Ir DR. 2002. Elektronika Dasar. Jakarta: Salemba Teknika.
Ahmad jayadin.2007. Ilmu Elektronika. Jakarta.
Depari, Ganti.1996. Teori Rangkaian Elektronika. Bandung: Sinar Baru.
Musa.2008.Komponen-komponen Elektronika. (http://p_musa.staff.gunadarma.ac.id /Downloads/files/8048/Komponen.pdf diakses 12 Januari 2009).
Wicaksono Handy.2008.Catatan Kuliah ”Automasi 1”.( http://learnautomation. files.wordpress.com/2008/06/modul-keseluruhan-automasi-1-1-bab-2.pdf di akses 12 januari 2009)
http://WWW.id.wikipedia.org
http://www.tpub.com/content/