Simulasi Peredam Ganguan SAG pada Tegangan Masukan Power Suply di Personal Computer.

(1)

i

Simulasi Peredaman Gangguan Sag Pada Tegangan Masukan

Power Supply Di Personal Computer

Andreas D Simanjuntak (1122061) Email: andreasdouglas.simanjuntak@gmail.com

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Kualitas energi listrik sangat besar pengaruhnya terhadap semua perangkat sistem. Karena apabila kualitas suatu energi listrik kurang baik maka daya tahan suatu perangkat sistem tidak akan tahan lama. Salah satu contohnya adalah faktor tegangan yang berubah-ubah yang menimbulkan tegangan sag. Tegangan sag merupakan suatu gangguan penurunan tegangan dalam waktu singkat.

Pada Tugas Akhir ini mendesain rangkaian cuk konverter dengan pengendali PI. Dalam mendesain rangkaian cuk konverter dilakukan 2 tahap modifikasi yaitu, rangkaian awal cuk konverter, meng-coupling kedua induktan (L) pada cuk konverter sehingga menjadi trafo tidak ideal menggunakan inti magnet permanen berbahan ferit.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa, trafo dengan inti magnet yang menstabilkan tegangan input sehingga tegangan sag dapat diredam. Ini terbukti ketika tegangan sag yang awalnya terjadi sebesar 60% dari tegangan nominal dapat diredam menjadi 0% dari tegangan nominal. Jadi tegangan sag sudah hilang total. Dan dari hasil percobaan didapat hasil yang terbaik yaitu saat celah atas = 1mm dan celah bawah = 6mm. Dengan menggunakan inti magnet, pengendali PI pada rangkaian cuk konverter sudah tidak berguna karena inti magnet sudah menggantikan komponen PI tersebut. Dan juga dengan menggunakan inti magnet berbahan ferit yang koersifitasnya tinggi, maka hasil tegangan keluaran menjadi 12VDC. Ini menunjukkan bahwa Personal Computer tidak perlu lagi komponen inverter yang merubah tegangan AC ke DC.

Kata Kunci: Tegangan Sag, Magnet Ferit, Cuk Konverter, Trafo, Personal

(2)

ii

Simulation Damping Sag Disturbance On Input Voltage Power

Supply In Personal Computer

Andreas D Simanjuntak (1122061) Email: andreasdouglas.simanjuntak@gmail.com

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering Maranatha Christian University

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

The quality of electrical energy has a very big influence in all system devices.

Because if the quality of an electrical energy less good then resilience of the

system will not durable enough. For example is the fluctuative of voltage factor

that causes voltage sag. Voltage sag is a voltage drop disturbance in a short time.

In this final project, design the choke converter circuit with PI controller. In

designing the choke converter circuit will do 2 step modification that are initial

choke converter circuit, coupling the two inductances (L) in choke converter that

becomes a not ideal trafo use permanent magnetic core made of ferrite.

The results showed that, trafo with magnetic core which high permeability is

capable to stabilize the input voltage so that the voltage sag can be damped. This

proved when voltage sag that initially occurs 60% of nominal voltage can be

damped becomes 0% from nominal voltage. So voltage sag is gone compeletely.

And from the experimental result obtained best result when upper air gap = 1mm

and lower air gap = 6mm. By using a magnetic core, the PI controller on choke

converter circuit have been useless because the magnetic core has replaced by

that PI component. Also with using magnetic core made of ferrite which high

coercivity, the output voltage becomes 12 VDC. This indicates that Personal

Computer no longer need the inverter that converts AC voltage to DC voltage.

Keywords: Voltage Sag, Ferrite Magnetic, Choke Converter, Trafo, Personal

(3)

v

1.2 Perumusan Masalah ...1

1.3 Tujuan ...2

1.4 Pembatasan Masalah ...2

1.5 Sistematika Penulisan ...2

BAB II LANDASAN TEORI ...4

2.1 Tegangan Sag ...4

2.1.1 Karakteristik Tegangan Sag...₄

2.1.2 Faktor Penyebab Munculnya Tegangan Sag ...₅

(4)

vi

2.5 Transformator ...16

2.5.1 Prinsip Kerja Transformator 16

2.5.2 Rugi Tembaga 19

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK ...20

3.1 Diagram Blok Proses Menghilangkan Tegangan Sag ...20

3.2 Rangkaian Cuk Konverter ...22

3.3 Trafo Tidak Ideal Dengan Inti Magnet...23

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS ...25

4.1 Pendahuluan ...25

4.2 Hasil Simulasi Dari Rangkaian Cuk Konverter ...25

4.3 _{Trafo Tidak Ideal Dengan Inti Magnet} ... ₃₁

4.3.1 Pendekatan Kapasitan Pada Inti Magnet ... ₃₁

4.3.2 Induktan Baru (Lbaru) Pada Trafo Tidak Ideal ... ₃₄

4.3.3 Resistansi ( R ) Pada Tembaga ... ₅₆

4.3.4 Tegangan Output Trafo Tidak Ideal Dengan Inti Magnet ... ₅₆

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...65

5.1 Kesimpulan ...65

5.2 Saran ...65

(5)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bentuk Gelombang Saat Terjadi Tegangan Sag ... 4

Gambar 2.2 Rangkaian Cuk Konverter ... 6

Gambar 2.3 Mode 1: Switch Closed ... 6

Gambar 2.4 Mode 2: Switch Open ... 7

Gambar 2.5 Transformer Menggunakan 2 Type Inti E Dengan 3 Celah Udara ... 9

Gambar 2.6 4 Buah Inti Magnet Berbentuk E ... 9

Gambar 2.7 Sisi Atas Magnet ... 10

Gambar 2.8 Sisi Samping Magnet ... 10

Gambar 2.9 Power Supply Pada Personal Computer ... 12

Gambar 2.10 Power AT ... 14

Gambar 2.11 Power ATX ... 14

Gambar 2.12 Rangkaian Transformator Tanpa Beban ... 17

Gambar 2.13 Rangkaian Transformator Berbeban ... 17

Gambar 3.1 Diagram Blok Proses Menghilangkan Tegangan Sag ... 20

Gambar 3.2 Flowchart Proses Menghilangkan Tegangan Sag ... 21

Gambar 3.3 Rangkaian Cuk Konverter Close Loop ... 22

Gambar 3.4 Rangkaian Cuk Konverter Menggunakan Trafo Tidak Ideal 23

Gambar 4.1 Tegangan Input Dengan Sag ... 25

Gambar 4.2 Hasil Tegangan Output Percobaan 1 ... 26

Gambar 4.12 Rangkaian C Sesuai Dengan Susunan 4 Buah Inti Manget ... 33

(6)

viii

Gambar 4.14 Hasil Penyederhanaan 2 ... 34

Gambar 4.15 Hasil Penyederhanaan 3 ... 34

Gambar 4.26 nilai Parameter Dari B-H Curve ... 62

Gambar 4.27 Hasil Tegangan Output DC ... 63

Gambar 4.28 Rangkaian Ketika Pengendali PI Dilepas ... 64

(7)

ix

DAFTAR TABEL

(8)

Bab I Pendahuluan Universitas Kristen Maranatha

1

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini membahas mengenai latar belakang kualitas energi listrik,

dengan perumusan masalah terjadinya tegangan sag pada tegangan jala-jala,

untuk memperbaiki kualitasnya di power supply agar stabil, dengan batasan

masalahnya pada tegangan masukan power supply di Personal Computer, dan

sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

1.1 Latar Belakang

Kualitas energi listrik sangat besar pengaruhnya terhadap semua perangkat

sistem. Dengan energi listrik yang berkualitas, dapat membuat daya tahan suatu

perangkat sistem sesuai dengan standar kinerja perangkat. Pada umumnya di

Indonesia, khususnya pembangkit energi listrik P2JB, region Jawa Barat,

tegangan yang dipakai bertoleransi ±10% dari tegangan yang seharusnya. Faktor

tegangan yang berubah-ubah disebabkan salah satunya oleh perubahan beban dan

pembangkit yang menimbulkan tegangan sag. Tegangan sag merupakan suatu

cacat atau gangguan penurunan tegangan dalam waktu singkat.

Tegangan sag dapat mengganggu berbagai perangkat, khususnya pada

Personal Computer sehingga dapat mengganggu power supply. Untuk mengatasi

tegangan yang tidak stabil, maka perlu diatur kualitas daya dengan menstabilkan

tegangan[11].

Pada Tugas Akhir ini, mencoba mensimulasikan prototype yang mampu

meredam gangguan sag pada tegangan masukan power supply dalam PSim (

Power Simulation ).

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah yang ada pada tugas akhir ini, yaitu :

1. Berapa besar tegangan sag yang terjadi ?

2. Bagaimana tegangan sag bisa terjadi ?

3. Apa dampak tegangan sag pada power supply ?

(9)

Bab I Pendahuluan 2

Universitas Kristen Maranatha

1.3 Tujuan

Tugas akhir ini dilakukan dengan tujuan :

1. Menganalisa besar tegangan sag yang terjadi.

2. Menganalisa terjadinya tegangan sag.

3. Menganalisa dampak tegangan sag pada power supply.

4. Mensimulasikan prototype untuk mengurangi tegangan sag.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada laporan tugas akhir ini adalah :

1. Percobaan dilakukan menggunakan PSim ( Power Simulation ).

2. Menstabilkan tegangan masukan power supply.

3. Personal Computer bekerja pada kondisi normal.

4. Menggunakan intimagnet permanen.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika yang akan digunakan untuk menyusun laporan ini adalah

sebagai berikut :

Bab I. Pendahuluan.

Bab ini menjelaskan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan

dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

Bab II. Landasan Teori.

Bab ini disusun untuk memberikan penjelasan tentang Simulasi Peredaman

Gangguan Sag Pada Tegangan Masukan Power Supply Di Personal Computer

Bab III. Perancangan Perangkat Lunak.

Bab ini berisi penjelasan tentang memodifikasi rangkaian cuk konverter dengan

pengendali PI menggunakan inti magnet.

Bab IV. Data Pengamatan dan Analisis.

Bab ini berisi hasil yang diperoleh dari data pengamatan dan analisa data yang

(10)

Universitas Kristen Maranatha

Bab V. Simpulan dan Saran.

Bab ini berisi simpulan dan saran yang dapat diambil untuk melakukan

(11)

(12)

Bab 5 Kesimpulan Dan Saran Universitas Kristen Maranatha

65

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Tegangan sag yang awalnya terjadi sebesar 60% dari tegangan nominal yaitu 220V, dapat diredam menjadi 0% dari tegangan nominal.

2. Tegangan sag dapat terjadi dikarenakan adanya drop tegangan yang membuat tegangan input menjadi turun. Sehingga perangkat komputer khususnya power supply dapat rusak akibat tegangan yang tidak stabil. 3. Transformator dengan inti magnet yang permeabilitasnya tinggi mampu menstabilkan tegangan input. Sehingga tegangan sag dapat diredam.

4. Dari hasil percobaan, maka didapat hasil yang terbaik yaitu saat celah atas = 1mm dan celah bawah = 6mm. Dengan besar tegangan yaitu 0.3432V.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan untuk memperbaiki dan mengembangkan Tugas Akhir ini adalah :

(13)

SIMULASI PEREDAMAN GANGGUAN SAG PADA

TEGANGAN MASUKAN POWER SUPPLY DI PERSONAL

COMPUTER

SIMULATION DAMPING SAG DISTURBANCE ON INPUT

VOLTAGE POWER SUPPLY IN PERSONAL COMPUTER

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Program Studi Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Teknik Elektro – Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha Bandung

Disusun Oleh:

Andreas D Simanjuntak (1122061)

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

(14)

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas

berkat dan karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Simulasi Peredaman Gangguan Sag Pada Tegangan Masukan

Power Supply Di Personal Computer” tepat pada waktunya.

Dalam kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada

semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, dan dukungan serta doa

dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tanpa semua itu, penyusun yakin Tugas

Akhir ini belum tentu dapat diselesaikan dengan baik. Dengan segala kerendahan

hati, penyusun ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1) Dr. Ir. Herawati Yusuf, M.T., selaku pembimbing Tugas Akhir yang telah

menyumbangkan pengetahuan dan memberikan masukan kepada

penyusun,

2) Ir. Yusak Gunadi, MM., Ir. Yohana Susanthi, M.Sc., dan Heri Andrianto,

S.T, M.T., selaku dosen penguji Tugas Akhir yang telah memberikan

masukan dan saran kepada penyusun,

3) Novie Theresia Br. Pasaribu, S.T, M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha,

4) Ir. Yohana Susanti, M.Sc., selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi

Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha,

5) Seluruh Karyawan dan Civitas Akademik Universitas Kristen Maranatha

yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,

6) Papa, Mama, Abang, Kakak, serta seluruh keluarga besar penyusun atas

segala kasih sayang, doa, nasehat dan dorongan semangat selama ini untuk

cepat-cepat lulus,

7) Ryan A. Siallagan, Victor L. Silamba, Rambo Barasa, Billy B. Putra,

Gomgom Sianipar, Rezza A. Ginting, Jimmy I. C. Sinaga, Danny D.

Nugraha, Jefry K. Sudirman dan semua Rekan, Sahabat, dan Teman-teman

yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu baik secara

(15)

iv

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna yang disebabkan karena keterbatasan yang penyusun miliki. Untuk itu

saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan

demi perbaikan dimasa yang akan datang.

Dengan segala kerendahan hati, penyusun berharap semoga Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan dan penyusun khususnya,

serta bagi dunia pendidikan pada umumnya.

Bandung, Januari 2017

(16)

Daftar Pustaka Universitas Kristen Maranatha

66

DAFTAR PUSTAKA

[1] Andreas D. Simanjuntak, Dr. Ir. Herawati Yusuf, MT. 2016.

“Performance Air Gap On Geometriy Magnetic Core”.

[2] Aris Budiman, Hasyim Asy’ari, Arief Rahman Hakim. “DESAIN

GENERATOR MAGNET PERMANEN UNTUK SEPEDA LISTRIK”.

[3] David M. Pozar. 2012. “Microwave Engineering, Fourth Edition”.

[4] Giovanni Miano, Antonio Maffucci. 2001. “Transmission Lines And

Lumped Circiuts, Fundamental And Applications”.

[5] Herawati Yusuf, Eko Tjipto Rahardjo, Iwa Garniwa. 2009. “Peredaman

Riak Arus Keluaran dan Meningkatkan Efisiensi Cuk Konverter Slobo dan

dengan Twisted Magnetomotans”. Jurnal Elektronika no. 1 vol. 3.

[6] Herman H. Sinaga, Henry B. H. Sitorus, Risky. 2008. “Analisis

Karakteristik Gangguan Hubung Singkat Antar Belitan Transformator

Menggunakan Transformasi Wavelet Diskrit”.

[7] Nur Afifah Zen, Wahyu Widanarto, dan Wahyu Tri Cahyanto. 2014.

“Karakterisasi Struktur dan Sifat Magnetik Manganese Ferrite sebagai

Bahan Magnet Permanen Isotropik”.

[8] Rheesabh Dwivedi, Vinay Kumar Dwivedi, Rahul Sharma. 2016.

“Parametric variation analysis of CUK converter for constant voltage

applications”. International Journal of Advanced Research in Electrical,

Electronics and Instrumentation Engineering.

[9] Salwin Anwar. 2008. “Variabel Tegangan Terhadap Hasil Electroplating

Pada Alat Penyepuh Logam”.

[10] STLFTUI. 2011. “Voltage Sag : Definisi, Karakteristik, dan Penyebabnya”. WordPress.com.

[11] Vidhatri, Dr. A.K. Bharadwaj. 2015. “Performance Analysis of Hybrid

DSTATCOM with Different Type of Loads”. International Journal of

Innovative Research in Computer and Communication Engineering. Vol.