Embed Size (px)
Citation preview
RANCANG BANGUN PANEL CATU DAYA LISTRIK PADA MEJA LABORATORIUM
DESIGN AND BUILD OF POWER PANEL LABORATORY
Hegi Rahmat ( 091321019 )
Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Bandung
Jl. Gegerkalong Hilir, Ds.Ciwaruga Kotak Pos 6468 BDCD, Bandung Telepon (022) 2012045
ABSTRAK
Panel catu daya listrik merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk memberikan sumber
tegangan terhadap peralatan yang membutuhkan sumber tegangan listrik. Tegangan yang
dihasilkan dapat dibuat berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan perancangan yang
diinginkan dan tergantung dari jenis beban yang akan digunakan. Dalam implementasinya panel
catu daya listrik yang akan dibuat terdiri dari beberapa jenis tegangan dengan nilai yang
bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini,
karena alat ini juga akan ditempatkan dilaboratoium yang memungkinkan untuk memerlukan
sumber tegangan yang sesuai dengan kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya listrik ini
akan dibuat untuk tegangan AC dan tegangan DC.
Panel catu daya listrik ini dapat mensuplai tegangan tiga phasa 380/220 V, satu phasa 220 V,
Tegangan DC 12 V dan 5 V, dilengkapi dengan MCB, ELCB, dan Emergency Stop.
Kata kunci : Catu daya, tegangan AC, tegangan DC
ABSTRACT
Electric power supply Panel is a tool that can be used to provide a voltage source to the tools that require the source voltage. The resulting voltage could be made a whole range of voltage in accordance with design desired and depending on the type of load to be used. In the implementation of electric power supply panel be created consisting of several types of voltage with the value bervariatif, is intended to be more broadly use panel power supply electricity, because these tools will also be placed dilaboratoium the notabenya makes it possible to require a voltage source to suit your needs, and basically this electrical power supply panel will be created to AC voltage and DC voltage. Electric power supply Panel consists of three phase voltage 380/220 V, single phase voltage 220 V, DC Voltage 12 V and 5 V, with MCB, ELCB and Emergency Stop.
Keywords: power supply, AC voltage, the DC voltage
I. PENDAHULUAN
Dalam melakukan praktikum dilaboratorium teknik listrik Polban akan adanya kebutuhan perancangan panel listrik untuk meja laboratorium, peranan yang sangat penting khususnya untuk instalasi praktikum teknik listrik merupakan suatu hal yang sangat esensial dalam kehidupan manusia, hampir semua aktivitas memerlukan energi lisrik begitupun dalam suatu aktivitas perkuliahan dalam penyampaian materi suatu perkuliahan sering di sampaikan dengan melakukan praktek langsung dengan alat yang bersangkutan dengan materi yang di bahas. Pelaksanaan praktikum dari suatu mata kuliah di maksudkan agar mahasiswa dapat menguasai tentang aplikasi suatu peralatan untuk kehidupan sehari-hari dan juga untuk aplikasi di dunia perindustrian, namun akan menjadi kendala yang sangat besar ketika dalam praktikum mahasiswa kekurangan alat atau bahan sebagai sarana pendukung agar teori yang disampaikan dapat di buktikan saat praktikum maka untuk menjabatani pelaksanaan proses penyampaian dan penyerapan ilmu yang lebih terstuktur dan juga untuk merevitalisasi laboratorium penulisan mengambil judul untuk proyek akhir Rancang Bangun Panel Catu Daya Listrik Pada Meja Laboratorium.
Dalam proyek akhir ini akan di lakukan perancangan dan pembuatan panel catu daya listrik pada meja loboratorium dengan input sumber tiga phasa 380 volt dan satu phasa 220 volt. Di mana di dalam meja laboratorium ini terdapat tiga macam tegangan yang nantinya dapat digunakan sebagai sumber energi listrik tiga phasa,satu phasa dengan tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt, meja laboratorium ini dilengkapai dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency switch sebagai system pengaman apabila terjadi gangguan baik hubung singkat atau beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda bahwa sumber dalam keadaan ON.
Untuk mengubah tegangan AC ke DC digunakan rangkaian rectifier dengan menggunakan trafo step down yang kemudian di searahkan dengan menggunakan topologi setengah gelombang yang terdiri dari dua buah diode. Meja laboratorium ini dapat digunakan
suplay tegangan AC tiga fasa 380V, 220V, dan tegangan DC 12V dan 5V yang tentunya membantu mahasiswa dalam pelaksanaan praktikum.
II. LANDASAN TEORI
Panel catu daya listrik merupakan
suatu alat yang dapat digunakan untuk
memberikan sumber tegangan terhadap
peralatan yang membutuhkan sumber tegangan
listrik. Tegangan yang dihasilkan dapat dibuat
berbagai macam jenis tegangan sesuai dengan
perancangan yang diinginkan dan tergantung
dari jenis beban yang akan digunakan.
Dalam implementasinya panel catu
daya listrik yang akan dibuat terdiri dari
beberapa jenis tegangan dengan nilai yang
bervariatif, ini dimaksudkan agar dapat lebih
luas lagi pemakaian panel catu daya listrik ini,
karena alat ini juga akan ditempatkan di
laboratoium yang memungkinkan untuk
memerlukan sumber tegangan sesuai dengan
kebutuhan, dan pada dasarnya panel catu daya
listrik ini akan dibuat untuk tegangan AC dan
tegangan DC.
2.1 MCB (Miniature Circuit Breaker)
MCB (Miniature Circuit Breaker)
adalah pengaman rangkaian yang dilengkapi
dengan pengaman thermis (bimetal) untuk
pengaman beban lebih dan juga dilengkapi
relai elektromagnetik untuk pengaman hubung
singkat. MCB banyak digunakan untuk
pengaman sirkit 1 (satu) fasa dan 3 (tiga) fasa.
Keuntungan menggunakan MCB, yaitu :
1. Dapat memutuskan rangkaian
3 (tiga) fasa walaupun terjadi
hubung singkat pada salah satu
fasanya.
2. Dapat digunakan kembali
setelah rangkaian diperbaiki
akibat hubung singkat atau
beban lebih.
3. Mempunyai tanggapan yang
baik apabila terjadi hubung
singkat atau beban lebih.
Gambar 2.1 MCB (Satu) Fasa dan MCB 3 (tiga) fasa
2.2 ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
ELCB (Earth Leakage Circuit
Breaker) adalah pemutus yang peka terhadap
arus bocor, yang dapat memutuskan sirkit
termasuk penghantar netralnya secara otomatis
dalam waktu tertentu. Apabila arus sisa yang
timbul karena terjadi kegagalan isolasi
melebihi nilai tertentu, sehingga tercegahlah
bertahannya tegangan sentuh yang terlalu
tinggi.
Gambar 2.2 Bentuk Fisik ELCB
Gambar 2.6 Rangkaian Prinsip Kerja ELCB
3.1 Tahapan Perancangan
Dalam perencanaan suatu alat ada
sebuah tahapan perancangan yang dicapai.
Untuk perancangan panel catu daya listrik
pada meja laboratorium ini dituangkan dalam
beberapa tahapan. Tujuan dari perancangan
alat ini adalah untuk mendapatkan alat yang
sesuai dengan spesifikasi yang diharapakan,
dengan memperhatikan komponen yang
digunakan. Dalam pemilihan komponen dan
rangkaian ada beberapa pertimbangan yang
harus diperhatikan dalam mencapai tujuan
tersebut, adapun hal yang harus
dipertimbangkan tersebut adalah ketersedian
komponen di pasaran, spesifikasi komponen,
harga komponen (keekonomisan). Beberapa
tahapan perancangan adalah sebagai berikut :
3.1.1 Flowchart
Flowchart di bawah ini menunjukan
proses yang dilakukan dalam merancang alat
yang diinginkan. Tujuan dibuatnya flowchart
ini memudahkan untuk melakukan
perancangan, jadi tahapan yang dijalankan
sesuai urutan yang ada dalam flowchart
sehingga proses perancangan menjadi mudah
karena tahapan dalam perancangan alat sudah
ditentukan terlebih dahulu. dibawah ini
merupakan flowchart dari proyek akhir ini :
3.2 Deskripsi dan Spesifikasi Alat
Panel catu daya listrik adalah alat
yang dibuat untuk sumber tegangan listrik
dengan input sumber 3 (tiga) fasa 380 volt, di
mana di dalam catu daya listrik laboratorium
ini terdapat tiga macam tegangan yang
nantinya dapat digunakan sebagai sumber
energi listrik 3 (tiga) fasa,1 (satu) fasa dengan
tambahan tegangan DC 5 volt dan 12 volt
(3A), meja laboratorium ini dilengkapai
dengan pengaman MCB,ELCB dan emergency
switch sebagai system pengaman apabila
terjadi gangguan baik hubung singkat atau
beban lebih. Selain itu dilengkapi juga dengan
lampu indicator berwarna hijau sebagai tanda
bahwa sumber dalam keadaan ON.
3.2.1 Menentukan Komponen
3.2.1.1 Komponen Pengaman
1. ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
2. MCB 3 (tiga) fasa
3. MCB 1 (satu) fasa
4. Emergency Stop
3.3.2.2 Komponen Utama
1. Stop Kontak 1 (Satu) fasa
2. Socket 3 (tiga) fasa
3. Kotak Kontak DC
3.3.2.3 Komponen Pendukung
1. Saklar untuk DC
2. Selector switch
3. Lampu indicator
3.3.2.4 Komponen penghubung
1. Kabel NYA
2. Blok terminal
3. Socket male 3 (tiga) fasa
3.3 Perancangan Alat
3.3.1 ELCB
Tegangan aman manusia V = 50 volt
Tahanan manusia R = 1700 Ω
Arus (I) I = V/R
I = 501700
= 0,029 A
Maka ELCB yang digunakan adalah :
= 30 mA
3.3.2 MCB
MCB 3 Fasa
Spesifikasi Beban = 2 KW = 2000 watt
Maka mcb yang digunakan = 2000380 𝑥0,8√3
=
3,79 A
Maka MCB yang digunakan = In x 1,5
= 3,79 x 1,5 =
5,6 A
MCB = 6 A
MCB 1 Fasa
Spesifikasi Beban = 2KW = 2000 watt
Maka MCB yang digunakan = 5,68 A
Maka MCB yang digunakan adalah
= In x 1,5
= 5,68 x 1,5 = 8,52 A
MCB = 10 A
Spesifikasi Stop kontak 1 Phasa
Tegangan (V) : 230 V
Arus (I) : 16 A
Spesifikasi Saklar
Tegangan (V) : 230 V
Arus (I) : 16 A
Spesifikasi Lampu Indikator
Teagangan (V) : 230 V
Arus (mA) : 20 mA
Spesifikasi Catu Daya
Tegangan DC (V) : 12 volt DC
Arus (I) : 3 A
Tegangan DC (V) : 5 volt DC
Arus (I) : 3 A
3.4 Realisasi
Dalam realisasi perancangan alat panel
catu daya listrik ini dilakukan dengan tahapan
seperti di atas namun dalam percobaan awal
dilakukan dengan menggunakan software
PROTEUS untuk meyakinkan rangkaian dan
nilai komponen yang akan digunakan benar,
tidak terjadi kesalahan. Selanjutnya untuk
melihat hasilnya secara real dilakukan
percobaan kembali di matrix/project board.
Setelah percobaan awal di matrix board
berhasil atau sesuai dengan spesifikasi yang
diharapkan lalu dilakukan tahap pembuatan
PCB. Kemudian rangkaian yang awal dibuat di
matrix board dipindahkan ke PCB untuk di
solder. Dan untuk selanjutnya dilakukan
percobaan/ pengujian kembali, karena bisa
saja ada kesalahan dalam proses penyolderan.
Gambar 3.5 Hasil Desaign Catu Daya
Listrik
Rangkaian Realisasi Catu Daya Listrik
Pada Meja Laboratorium
D2
R
S
T
N
PE
ELCB 3FASA
S0
SOCKET3 FASA
SELEKTORSWITCH
FEMALE PLUG 3 FASA
SAKLAR
T2
R S T N
S1
S2
D1C1
C2
C3
C4
C5
C6
Q1
Q2
+ 12 V
0 V
- 12 V
- 5 V
0 V
+ 5 VC11
C12
Q3
Q4
C10
C9
C7
C8
IC3
IC4
IC2
IC1
STOP KONTAK 1
T1
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.1 Tujuan
Untuk mendapatkan hasil alat yang
diinginkan maka harus dilakukan suatu
pengujian dan hasil pengujian tersebut kita
mendapatkan beberapa data pengujian. Data
teresebutlah yang menjadi dasar untuk
menganalisa kinerja dari sebuah alat. Adapun
tujuan dari analisa data pengujian dari alat
yang dibuat adalah untuk mengetahui apakah
sistem atau alat yang telah dibuat telah sesuai
dengan spesifikasi. Selain itu juga untuk
mengetahui :
1. Nilai tegangan tiga fasa ( kotak
kontak 3 fasa ).
2. Nilai tegangan satu fasa ( kotak
kontak 1 fasa ).
3. Nilai tegangangan masing-masing
fasa pada socket 3 fasa (R,S,T dan
N)
4. Nilai keluaran tegangan DC ± 5
volt dan DC ± 12 volt.
5. Hsil pengujian tegangan kerja dan
fungsi emergency fungsi proteksi
hubung singkat dan beban
lebih,serta arus bocor ketanah.
4.2 Langkah Percobaan/Pengujian
Langkah percobaan :
1) Mempersiapkan alat – alat yang akan
digunakan.
2) Merangkai alat dengan benar.
3) Merangkai alat ukur sesuai dengan
besaran yang akan diukur.
4) Memastikan rangkaian benar sebelum
alat dioperasikan.
5) Menyambungkan rangkaian dengan
sumber.
6) Mencatat hasil pengujian
7) Bentuk tabel hasil pengujian
4.3 Alat dan Bahan Yang Digunakan
Alat dan bahan yang digunakan :
1) Modul Panel listrik catu daya 3
fasa / 1 fasa
2) Amperemeter.
3) Voltmeter.
4) Motor DC
5) Motor AC Siemens 1,1 Kw ; 50
Hz.
6) Sumber tegangan modul panel 380
V.
7) Kabel probe.
Dalam pengujian alat yang telah
dirancang perlu dilakukan perangkaian alat
dan juga ada beberapa langkah yang harus
dilakukan, agar pengujiannya sesuai dengan
yang ditentukan.
4.4 Menguji Tegangan Keluaran Modul
Panel Catu Daya Listrik
4.4.1 Menguji Tegangan Keluaran
Kotak Kontak 3 fasa
4.4.1.1 Tujuan
Untuk mengetahui tegangan keluaran
dari modul panel listrik catu daya 3 fasa yang
nantinya akan diberikan beban tiga fasa.
4.4.1.2 Alat dan Bahan yang
digunakan
Alat dan bahan yang digunakan
1) Modul Panel catu daya listrik
3 (tiga) fasa / 1 (satu) fasa
2) Voltmeter.
3) Sumber tegangan AC 380
Volt.
4.4.1.3 Langkah Pengujian
1) Persiapkan alat dan bahan yang akan
digunakan.
2) Rangkai komponen sesuai dengan
gambar rangkaian pengujian.
3) Sambungkan supply AC PLN pada
nilai 380 V untuk mencatu daya panel
catu daya listrik.
4) Sambungkan alat ukur voltmeter
sesuai dengan gambar rangkaian.
5) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa
pada R-S menggunakan voltmeter dan
set voltmeter sesuai pengukuran yang
dibutuhkan.
6) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa
pada R-T menggunakan voltmeter dan
set voltmeter sesuai pengukuran yang
dibutuhkan.
7) Menguji tegangan sumber 3 (tiga) fasa
pada T-S menggunakan voltmeter dan
set voltmeter sesuai pengukuran yang
dibutuhkan.
4.4.1.4 Rangkaian Pengujian
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Keluaran
tegangan antar phasa & Phasa netral
4.4.1.5 Hasil Pengukuran
Hasil pengukuran dan perhitungan dari
Menguji tegangan keluaran kontak 3 (tiga)
fasa didapat :
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan
Pengukuran tegangan
Tegangan terukur (volt)
R-S 363 R-T 367 S-T 368 R-N 207 S-N 208 T-N 210
4.4.1.6 Analisa
Dari hasil pengujian diatas didapatkan
hasil seperti pada tabel 4.1 dimana tegangan
antar fasa dan fasa- netral yang hampir
mendekati nilai ideal yaitu antar fasa 380 volt
dan fasa-netral 220 volt.
4.4.2 Menguji Tegangan Keluaran
Kotak Kontak DC ± 5 Volt
4.4.2.1 Tujuan
Untuk mengetahui tegangan keluaran
dari modul panel listrik catu daya 1 (satu) fasa
DC ±5 volt, serta sebagai perbandingan dan
untuk mengetahui selisih yang ada dengan catu
daya seharusnya.
4.4.2.2 Alat dan Bahan Yang
digunakan
Alat dan bahan yang digunakan :
1) Modul Panel listrik catu daya 3
(tiga) fasa / 1 (satu) fasa.
2) Sumber tegangan AC modul
panel 380 Volt.
3) Osciloscope.
4) Kabel probe.
4.4.2.3 Langkah Percobaan
1) Mempersiapkan alat dan
bahan yang akan digunakan.
2) Merangkai komponen sesuai
dengan gambar rangkaian
pengujian.
3) Menyambungkan supply AC
PLN pada nilai 380 V untuk
mencatu daya panel catu daya
listrik.
4) Mengkalibrasi oscilloscope.
5) Menghubungkan kabel probe
dari oscilloscope ke terminal
keluaran rangkaian penyearah
± 5 volt DC.
6) Menguji tegangan positif dan
negatif sumber power supply
DC ±5 volt dan set
oscilloscope pada volt/div
yang sesuai.
7) Mencatat hasil pengujian dan
kemudian di foto gelombang
keluaranya.
V.PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengukuran data
dan analisa panel listrik yang telah dirancang
didapat beberapa kesimpulan diantaranya :
1. Panel catu daya listrik dapat berfungsi
sebagaimana mestinya sesuai dengan
nilai tegangan masing- masing yang
dirancang.
2. Pada pengujian antar fasa didapat hasil
pengukuran : R-S : 363 volt;R-T : 367
volt ; S-T : 368 volt : R-N : 207 volt ;
S-N : 208 volt ; T-N : 210 volt.
3. Pada pengujian rangkaian power
supply DC yang dibuat tegangan
keluaran dan bentuk gelombang yang
diinginkan sudah sesuai dengan nilai
tegangan yang diinginkan yaitu
sebesar 5 volt DC dan 12 volt DC.
4. Pengujian tegangan tiga fasa
menggunakan dilakukan dengan beban
motor tiga fasa dengan daya 1,1 KW
motor dapat berputar dan untuk
pengukuran arus pada masing- masing
fasa didapat R : 1,92 A ; S : 2,03 A ; T
: 1,89 A.
5.2 Saran
Sebaiknya dilengkapi dengan alat ukur
pada panel catu daya listrik ini agar
penggunaan dapat maksimal dan tegangan
keluaran dapat dilihat pada alat ukur, ini
dimaksudkan agar lebih mudah dalam
pembacaan tegangan keluar untuk masing-
masing tegangan yang dibuat baik DC atau
AC.
DAFTAR PUSTAKA
1) Aris munandar Artono, Kuwuhara
Susumu. 1997. Teknik Tenaga Listrik
.Jakarta : Pradyna Paramita.
2) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga
Listrik. Jakarta : Departemen
Pendidikan Nasional.
3) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga
Listrik Jilid 2. Jakarta : Departemen
Pendidikan Nasional.
4) Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga
Listrik Jilid 3. Jakarta :Departemen
Pendidikan Nasional.
5) Siswoyo. 2008. Teknik Listrik Industri
Jilid 3. Jakarta : Departemen
Pendidikan Nasional.
6) Tohir, Toto, ST., MT. 2010. Analisa
Sistem Tenaga. Politeknik Negeri
Bandung.
7) Yuliyawati, Sri Nur dan Hazma. 2009.
Kiat Penulisan Laporan Ilmiah Untuk
Program Diploma. Bandung :
Politeknik Negeri Bandung.
