Proposal tugas akhir revisi docx

(1)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH DROP TEGANGAN PADA UPS 900 VA

MENGGUNAKAN LAB VIEW

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana Strata Satu ( S1 )

Diajukan Oleh ;

MIRZA YANUAR

NIM : 2011010002

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PAMULANG

TANGERANG-SELATAN

(2)

LEMBAR PERNYATAAN HASIL KARYA SENDIRI

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : MIRZA YANUAR

NIM : 2011010002

Program Studi : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa proposal skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali pada bagian yang telah disebutkan sumbernya sebagai bahan rujukan.

Pamulang, Juni 2015

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA PENGARUH DROP TEGANGAN PADA UPS 900 VA

MENGGUNAKAN LAB VIEW

Oleh:

MIRZA YANUAR (2011010002)

Telah diperiksa dan disetujui serta dianggap layak untuk diuji secara lisan melalui Sidang proposal oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

( ) (

)

Ketua

Program Studi Teknik Elektro

(4)

LEMBAR PENGESAHAN PERBAIKAN

ANALISA PENGARUH DROP TEGANGAN PADA UPS 900 VA

MENGGUNAKAN LAB VIEW

Oleh:

MIRZA YANUAR 2011010002

Menerangkan bahwa Proposal Tugas Akhir ini telah berhasil dipertahankan dalam Sidang Tugas Akhir disetujui serta diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pamulang.

Pamulang, Juni 2015

Menyetujui,

Penguji I Penguji II

( ) ( )

Mengetahui,

Ketua Program Teknik Elektro

( Syaiful Bakhri, ST.M.Eng.Sc,Ph.D. ) NIDN : 9904014235

(5)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Seiring dengan perkembangan teknologi elektronika,listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok,hampir semua kebutuhan manusia bergantung pada peralatan listrik. Baik peralatan tersebut digunakan dalam lingkup industri maupun perumahan. Yang merupakan aplikasi pendukungsuatu pekerjaan antara lain komputer, mesin-mesin listrik, televisi, lampu dan lain sebagainya.

Pada lingkup sebuah perusahaan yang mengharuskan keteresediaan energi listrik secara Continue atau secara terus-menerus, seperti pada sebuah kantor pelayanan atau pada sebuah rumah sakit, yang peralatannya menggunakan sistem komputer yang selalu aktif dan membutuhkan suplai energi listrik yang baik untuk menunjang pekerjaannya.

Untuk mengantisipasi gangguan listrik seperti padamnya suplai energi listrik atau gangguan tengangan listrik yang tidak stabil, terutama untuk komputer yang membutuhkan suplai energi listrik yang baik dan sangat peka pada gangguan listrik. Maka dibutuhkan sebuah UPS “Uninterruptible Power Supply”. Jika terjadi gangguan yang mengakibatkan listrik padam atau mengakibatkan tidak stabilnya tegangan listrik, UPS akan segera memberikan cadangan listrik (Back up) saat suplai listrik dari PLN padam dan memperbaiki tegangan listrik jika terjadi gangguan naik atau turunnya tegangan.

Tetapi UPS juga dapat gangguan yang membuat kinerjanya menjadi tidak maksimal yang mengakibatkan UPS tidak mampu mem-back up saat terjadi gangguan, pada kesempatan kali ini saya akan membahas dan menganalisa pengaruh dari drop tegangan (under voltage) yang menyebabkan gangguan suplai daya dari UPS pada perangkat elektronik kususnya komputer.

1.2 Rumusan Masalah

(6)

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang ditentukan pada penelitian tugas akhir ini adalah, tentang perangkat UPS berkapasitas 900 VA dan menganalisa faktor penyebab dan efek dari drop tegangan yang dialami oleh UPS dan pengaruhnya pada beban-beban atau perangkat elektronika.

Untuk pengambilan data analisa drop tegangan kami menggunakan hardware NI myRIO dan software labVIEW.

1.4 Tujuan Penulisan

Tujuan dari pembuatan proposal tugas akhir ini adalah Menganalisa pengaruh drop tegangan pada UPS 900 VA ( kondisi yang berpengaruh pada beban ) dengan menggunakan NI myRIo software labVIEW.

1.5 Manfaat Penelitian

Dapat mengetahui penyebab dari drop tegangan dan efeknya pada UPS dan beban yang di back up nya.

1.6 Metode Penelitian

Alur penelitian yang dilakukan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah dengan tahapan : 1. Studi literatur dan materi kuliah, dilakukan dengan membaca materi tentang drop

tegangan pada sistem kelistrikan.

2. Melakukan pengukuran pada saat UPS kondisi by pass, suplai daya dari PLN. 3. Melakukan pengukuran pada saat UPS kondisi bekerja, suplai daya dari baterai. 4. Mengambil data dengan software National Instruments labVIEW

5. Menyimpulkan dari proses analisa dan pengambilan data. 1.7 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika dalam penyusunan proposal skripsi ini adalah Bab pertama pendahuluan. Pada bab ini berisikan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,dan sistematika penulisan. Pada Bab kedua landasan teori, pada bab ini berisikan tentang gambaran umum Uninterrupted Power Supply (UPS), karakteristik beban, pengertian tentang drop tegangan (under voltage) , Standar drop tegangan,faktor yang menyebabkan drop tegangan (under voltage) , pengaruh drop tegangan pada UPS. Kemudian Bab ketiga berisikan tentang flow chart pengukuran, software labVIEW, tabel pengukuran pada kondisi UPS by pass dan kondisi bekerja.

(7)

LANDASAN TEORI

2.1 UPS ( Uninterrupted Power Supply )

UPS adalah peralatan listrik yang berfungsi memberi daya sementara ketika daya utama dari jaringan padam, daya sementara ini bersumber dari daya DC yang disimpan pada baterai charger. UPS pada umumnya dihubungkan dengan beban-beban kritis sehingga ketika suplai daya dari jaringan utama padam beban-beban kritis ini tetap mendapat pasokan daya dari UPS. Secara umum, ada empat komponen utama dari suatu UPS, yaitu :

2.1.1 Baterai

Merupakan penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia yang bekerja pada tegangan searah (DC) dengan ukuran baterai ditentukan oleh kapasitas daya dan waktu back-up yang diperlukan.

2.1.2 Penyearah atau charger

Mengkonversikan daya listrik dari bentuk bolak-balik (AC) menjadi searah (DC). Tugas dari penyearah atau charger adalah menjaga energi yang tersimpan di baterai agar selalu dalam kondisi penuh dan juga untuk memasok kebutuhan daya inverter pada kondisi normal. Penyearah yang akan digunakan adalah penyearah dengan 4 buah dioda (penyearah gelombang penuh).

2.1.3 Inverter

Adalah alat untuk mengkonversikan daya listrik dari bentuk searah (DC) menjadi bolak-balik (AC). Inverter dikendalikan dengan teknik modulasi lebar pulsa atau PWM (Pulse Width Modulation) agar dihasilkan gelombang tegangan keluaran yang bentuknya mendekati sinusoidal setiap saat, kebutuhan daya beban dipasok melalui inverter.

2.1.4 Saklar bypass statik

(8)

Gambar 2.1 Skema UPS

( Sumber : www.elektronika dasar.co.id )

2.2 Sifat Beban

Dalam sistem tenaga listrik dikenal ada tiga sifat dari beban yaitu : 2.2.1 Beban Resistif

Adalah beban yang hanya mengkonsumsi daya aktif saja, yang terdiri dari komponen ohm saja (resistance), dengan faktor daya sama dengan satu dimana tegangan dan arus sefasa. Contohnya adalah elemen pemanas ( heating element ), lampu pijar dan resistor.

Gambar 2.2 Karakteristik gelombang resistif

( Sumber : http://1800x0xx.blogspot.com/2012/10/estimasi-beban-dan-pembangkit.html)

2.2.2 Beban Induktif

(9)

listrik untuk membangkitkan medan magnet yang merupakan proses kerjanya. Sehingga pembangkitan medan magnet tersebut yang menjadikan beban induktif pada rangkaian arus listrik. Sebagai contoh pada sistem kerja motor induksi yang bekerja berdasarkan pembangkitan medan magnet pada sisi stator untuk menginduksi rotor, sehingga pada rotor tercipta medan magnet lawan yang akan mengikuti medan magnet berputar pada sisi stator. Beban untuk membangkitkan medan magnet putar pada stator membutuhkan energi listrik khusus.

Gambar 2.3 Rangkaian listrik AC dengan beban induktif

Kumparan memiliki sifat untuk menghalangi timbulnya nilai arus listrik pada gelombang arus sinusoidal, perubahan naik turun gelombang tersebut yang ternyata dihalangi oleh kumparan dalam sebuah rangkaian listrik AC. Sehingga mengakibatkan arus listrik tertinggal sebesar 90⁰ dari tegangan dalam grafik sinusoidal arus dan tegangan listrik. Maka istilah ini disebut dengan beban Lagging (arus tertinggal tegangan).

Gambar 2.4 Gelombang listrik AC dengan beban induktif murni

( Sumber : http://1800x0xx.blogspot.com/2012/10/estimasi-beban-dan-pembangkit.html )

(10)

sumber listrik. Hal ini menunjukan bahwa beban induktif murni tidak mengkonsumsi daya nyata sedikitpun, tapi hanya memakai daya reaktif saja.

2.2.3 Beban Kapasitif

Beban kapasitif adalah beban yang memiliki kemampuan kapasitansi / menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik (electrical discharge) pada suatu sirkuit.

Gambar 2.5 Rangkaian listrik beban kapasitif

Pada gambar diatas diketahui bahwa kapasitor mendapat suplai tegangan AC, maka kapasitor akan menyimpan dan melepaskan tegangan listrik sesuai dengan perubahan tegangan masuknya. Sehingga peristiwa ini mengakibatkan arus mendahului tegangan sebesar 90 yang istilahnya disebut ⁰ Leading (arus mendahului tegangan).

Gambar 2.6 Gelombang listrik AC dengan beban kapasitif

(11)

2.3 Pengertian Drop Tegangan

Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Besarnya batas atas dan bawah ditentukan oleh kebijaksanaan perusahaan kelistrikan. Perhitungan jatuh tegangan praktis pada batas-batas tertentu dengan hanya menghitung besarnya tahanan masih dapat dipertimbangkan, namun pada sistem jaringan khususnya pada sistem tegangan menengah masalah indukstansi dan kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti . Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan. Atas dasar hal tersebut maka tegangan jatuh yang diijinkan untuk instalasi arus kuat hingga 1.000 V yang ditetapkan dalam persen dari tegangan kerjanya.

2.3.1 Standar Tegangan

standar tengangan yang ditentukan oleh PLN (SPLN), perancangan jaringan dibuat agar jatuh tegangan di ujung diterima 10%. Tegangan jatuh pada jaringan disebabkan adanya rugi tegangan akibat hambatan listrik (R) dan reaktansi (X). Jatuh tegangan phasor Vd pada suatu penghantar yang mempunyai impedansi (Z) dan membawa arus (I) dapat dijabarkan dengan rumus :

Vd=I.Z……….1

pada pembahasan ini yang dimaksudkan dengan jatuh tegangan (∆V) adalah selisih antara tegangan kirim (Vk) dengan tegangan terima (VT), maka jatuh tegangan dapat didefinisikan

adalah :

(12)

Karena adanya resistansi pada penghantar maka tegangan yang diterima konsumen (Vr) akan lebih kecil dari tegangan kirim (Vs), sehingga tegangan jatuh (Vdrop) merupakan selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Tegangan jatuh relatip dinamakan regulasi tegangan VR (voltage regulation) dan dinyatakan oleh rumus :

……….3 Dimana :

Vs = tegangan pada pangkal pengiriman

Vr = tegangan pada ujung penerimaan

Untuk menghitung jatuh tegangan, diperhitungkan reaktansinya, maupun faktor dayanya yang tidak sama dengan satu, maka berikut ini akan diuraikan cara perhitunganya. Dalam penyederhanaan perhitungan, diasumsikan beban–bebannya merupakan beban fasa tiga yang seimbang dan faktor dayanya (Cos φ) antara 0,6 s/d 0,85. tegangan dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan hubungan sebagai berikut :

(∆V ) = I ( R . cos φ + X . sin φ ) L………..4 Dimana :

I = Arus beban ( Ampere )

R = Tahanan rangkaian ( Ohm )

X = Reaktansi rangkaian ( Ohm )

2.3.1 Resistansi Penghantar

Pada dasarnya semakin panjang jaringan, harga resistansinya akan semakin besar, sehingga jatuh tegangan yang terjadi juga semakin besar. Maka besarnya resistansi pada jaringan listrik dapat dicari dengan rumus persamaan berikut:

……….1

(13)

R : Resistansi (Ω), tahanan penghantar. Perubahan tahanan nilai taha.nan ini disebut koefisien temperatur dari tahanan yang diberi simbol α, nilai α dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Perubahan nilai tahanan terhadap suhu, dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Rt2 = Rt1[1 + αtl(t2 –t1)] ………2

Dimana:

Rt2 = Tahanan pada temperatur t2dalam (Ω)

Rtl = Tahanan pada temperatur ti dalam (Ω)

αtl = Koefisien temperatur dari tahanan pada temperatur t1 dalam °C

a

Dimana T0 = Temperatur pada penghantar aluminium ( 0C )

...………7

(14)

Gambar 2.8

(Sumber : Hutauruk T.S., 1985, “Transmisi Daya Listrik” penerbit Erlangga. Jakarta. Hal 7-8)

2.3.3 Perhitungan Susut Daya

Susut daya (Rugi Daya) pada jaringan merupakan hilangnya daya tahanan pada penghantar. Susut daya dapat disebabkan karena rugi pada tahanan itu sendiri dan rugi karena kebocoran (leakage loss). Susut Daya dinyatakan oleh persamaan:

∆P= I2_{. R. L ………...8}

Dimana :

∆P = Susut Daya (W) I = Arus Beban (A)

R = Tahanan kawat per fasa (Ω/km) L = Panjang Jaringan (km)

2.4 Faktor penyebab drop tegangan

Besar kecilnya jatuh tegangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : 1. Tahanan saluran

2. Arus saluran

(15)

4. Panjang saluran

Akibat adanya impedansi saluran dan beban maka antara tegangan sumber (Vs) dan

tegangan penerima (Vp) ada perbedaan. Dimana tegangan penerima akan selalu lebih kecil

dari tegangan sumber (Vs>Vp). Selisih tegangan tersebut disebut jatuh tegangan (V). Secara

umum jatuh tegangan adalah V=Vs-Vp.

1. Besar beban pada suatu titik (tiang ) tidak sama pada fasa yang satu dengan fasa yang lainnya, walaupun dilihat dari gardu, beban tiap fasanya mungkin sama besar diantaranya disebabkan oleh prilaku beban konsumen yang tidak teratur.

2. Beban dilihat dari gardu tidak sama untuk masing – masing fasa, sudah pasti beban ditiap tiang tidak sama.

3. Pembagian atau penempatan beban di masing- masing fasa tidak sama.

2.5 Pengaruh drop tegangan pada UPS

Dalam terminologi power quality, under voltage dikategorikan sebagai fenomena long duration voltage variation. Berbeda dengan voltage DIP yang berlangsung cepat, under voltage biasanya terjadi dalam kurun waktu diatas 1 menit. Menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), penurunan tegangan biasanya berkisar menjadi 80 % hingga 90% dari nominal voltagenya.

Dampak yang ditimbulkan drop tegangan atau Undervoltage dapat mengakibatkan overheat, malfunction hingga premature fail (kerusakan dini). Beberapa perangkat yang sering menjadi sasaran adalah perangkat-perangkat yang menggunakan motor seperti refrigerators, dryers dan air conditioners. Sementara itu, perangkat-perangkat perangkat yang menggunakan battery charging seperti UPS dapat mengalami kegagalan pengisian.

(16)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Studi Literatur

Studi literatur adalah sebuah kajian penulis yang berisi tentang referensi-referensi yang berkitan dengan analisa drop tegangan (undervoltage) yang berupa materi kuliah, skripsi, jurnal publikasi dan karya-karya ilmiah lainnya. Dalam tahap ini penulis mengkaji teori tersebut dari berbagai sumber.

3.2 Waktu Pengukuran

Penelitian dengan judul Pengaruh drop tegangan pada UPS 900 VA menggunakan labVIEW dilakukan dengan menggunakan software labvIEW, Pengukuran ini akan dilaksanakan pada tegangan dalam kedaan normal dan pada saat tegangan dalam keadaan drop atau undervoltage saya akan mengambil waktu pengukuran saat listrik dalam keadaan beban puncak yaitu pada sekitar pukul 18.00 – 20.00 WIB dan juga saat sumber listrik diberikan beban yang membutuhkan daya yang besar dalam, keadaan UPS dalam kondisi bypass (suplai daya dari PLN).

3.3 Pengumpulan Data

Pada tahapan ini data yang diambil adalah dengan melakukan langsung observasi di lapangan, untuk pengukuran :

1. Tegangan (volt) 2. Arus (ampere) 3. Daya (watt) 4. Faktor daya 5. Frekuensi (Hz)

(17)

3.4 Pengolahan Data

Setelah mendapatkan data dari hasil pengukuran langsung, hasil dari pengukuran di masukan ke dalam tabel-tabel pengukuran.

3.5 Alat dan Bahan

Peralatan yang akan di pergunakan dalam penelitian tugas akhir ini terdiri dari :

3.5.1 Hardware

Hardware yang akan digunakan pada pengukuran ini adalah NI myRIo

Gambar 3.1 National Instruments my RIO ( Sumber : http://www.ni.com/myrio )

3.5.2 Software

Sedangkan software yang dipakai adalah LabVIEW yaitu pemograman yang diproduksi oleh National Instruments dengan konsep yang berbeda. Perbedaan bahwa labVIEW menggunakan pemograman yang berbeda dengan Software pemograman yang lain seperti C+ +, matlab atau visual basic terletak pada bahasa pemograman yaitu labVIEW menggunakan pemograman berbasis grafis atau blok diagram sementara Software pemograman lainnya menggunakan basis teks. Pemograman labVIEW dikenal dengan sebutan Vi atau Virtual Instruments karena penampilan dan operasinya dapat meniru sebuah Instrument.

3.6 Flowchart Metode Penelitian

(18)

Gambar 3.2 Flow chart metode pengukuran mulai

Pegukuran tegangan pada kondisi normal

pengukuran tegangan saat mengalami gangguan

undervoltage

Analisa hasil dan data

Hasil kesimpulan

(19)

3.7 Tabel Pengukuran Beban UPS

3.7.1 Beban Keadaan Normal (Suplai Daya dari PLN)

Pengukuran