Proposal Rancang Bangun Inverter Revisi3 [PDF]

Citation preview

Proposal Tugas Akhir APLIKASI INVERTER PADA PLTS DALAM SISTEM PENYEDIA AIR BERSIH Diajukan sebagai syarat kelulusan Program Diploma III



Disusun Oleh : Aprila Ayu Arifin



NIM. 3.31.17.2.03



Muhammad Choirun Najib



NIM. 3.31.17.2.12



Tofik Hidayah



NIM. 3.31.17.2.20



Yusuf Adnan



NIM. 3.31.17.2.22



PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2020



HALAMAN PERSETUJUAN 1.



Judul Tugas Akhir



: Aplikasi inverter pada PLTS dalam sistem penyedia air bersih



1. Pelaksana 1 a. Nama b. NIM c. Program studi d. Jurusan 2. Pelaksana 2



: Aprila Ayu Arifin : 3.31.17.2.03 : Teknik Listrik : Teknik Elektro



a. Nama b. NIM c. Program studi d. Jurusan 3. Pelaksana 3



: Muhammad Choirun Najib : 3.31.17.2.12 : Teknik Listrik : Teknik Elektro



a. Nama b. NIM c. Program studi d. Jurusan 4. Pelaksana 4



: Tofik Hidayah : 3.31.17.2.20 : Teknik Listrik : Teknik Elektro



a. Nama : Yusuf Adnan b. NIM : 3.31.17.2.22 c. Program Studi : Teknik Listrik d. Jurusan : Teknik Elektro 5. Pembimbing : a. Pembimbing I : Drs. Ari Santoso, S.S.T, M.Eng b. Pembimbing II : Semarang, Desember 2019 Pelaksana 1



Pelaksana 2



Aprila Ayu Arifin NIM. 3.31.17.2.03



Muhammad Choirun Najib NIM. 3.31.17.2.12



Pelaksana 3



Pelaksana 4



Tofik Hidayah NIM. 3.31.17.2.20



Yusuf Adnan NIM. 3.31.17.2.22



Menyetujui, Pembimbing 1



Pembimbing 2



Drs. Ari Santoso, S.S.T, M.Eng NIP.195903101986121002 Mengetahui, Ketua Program Studi



Adi Wasono, B.Eng,, M.Eng.. NIP. 196401221991031002



1. Judul “Aplikasi inverter pada PLTS dalam sistem penyedia air bersih.”



2. Latar Belakang Inverter merupakan suatu rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai pengubah tegangan arus searah menjadi tegangan arus bolak-balik dengan frekuensi tertentu. Tegangan arus searah atau DC (direct current) dapat berasal dari baterai, panel surya, dan sumber DC lainnya. Keluaran dari inverter digunakan untuk menyuplai beban-beban yang membutuhkan tegangan AC (Alternating Current) seperti motor pada industri. Pada pembangkitpembangkit listrik yang menghasilkan tegangan DC, seperti photovoltaic dan kincir angin, inverter digunakan sebagai grid converter untuk menyalurkan energi listrik ke dalam sistem kelistrikan. Inverter dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah fasanya, komponen daya yang digunakan, gelombang keluaran, tipe pengendalian, dan topologi rangkaiannya. Frekuensi dan tegangan keluaran dari inverter bisa dikondisikan sesuai dengan kebutuhan beban. Variasi tegangan keluaran didapat dengan mengubah tegangan masukan DC dan menjaga penguatan inverter tetap konstan. Namun jika tegangan masukan konstan dan tidak dapat diubah-ubah maka variasi tegangan keluaran dapat dilakukan dengan memvariasikan penguatan pada inverter. Penguatan inverter itu sendiri adalah perbandingan tegangan keluaran AC dengan tegangan masukan DC.



3. Rumusan Masalah Dalam pembuatan tugas akhir ini untuk menjaga agar topik masalah tidak keluar dari permasalahan, kami hanya membatasi hal-hal sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang inverter pada pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada sistem penyedia air bersih bengkel listrik Politeknik Negeri Semarang ? 2. Bagaimana memilih inverter yang tepat untuk pengbangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada sistem penyedia air bersih? 3. Bagaimana cara menentukan komponen yang tepat untuk inverter?



4. TUJUAN Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah sebagai berikut: 1. Memenuhi salah satu syarat kelulusan DIII Politeknik Negeri Semarang Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Listrik 2. Mengaplikasikan ilmu yang telah dipelajari dan diperoleh selama menempuh pendidikan pada Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang 3. Dapat merancang inverter pada pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada system penyedia air bersih bengkel listrik Politeknik Negeri Semarang 4. Dapat memilih inverter yang tepat untuk pengbangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada sistem penyedia air bersih 5. Mampu menentukan komponen – komponen yang tepat pada inverter



5. TINJAUAN PUSTAKA A. Inverter Power Inverter atau biasanya disebut dengan Inverter adalah suatu rangkaian atau perangkat elektronika yang dapat mengubah arus listrik searah (DC) ke arus listrik bolak-balik (AC) pada tegangan dan frekuensi yang dibutuhkan sesuai dengan perancangan rangkaiannya. Sumber-sumber arus listrik searah atau arus DC yang merupakan Input dari Power Inverter tersebut dapat berupa Baterai, Aki maupun Sel Surya (Solar Cell). Inverter ini akan sangat bermanfaat apabila digunakan di daerah-daerah yang memiliki keterbatasan pasokan arus listrik AC. Karena dengan adanya Power Inverter, kita dapat menggunakan Aki ataupun Sel Surya untuk menggerakan peralatan-peralatan rumah tangga seperti Televisi, Kipas Angin, Komputer atau bahkan Kulkas dan Mesin Cuci yang pada umumnya memerlukan sumber listrik AC yang bertegangan 220V ataupun 110V. Bentuk-bentuk Gelombang yang dapat dihasilkan oleh Power Inverter diantaranya adalah gelombang persegi (square wave), gelombang sinus



(sine wave), gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave) dan gelombang modulasi pulsa lebar (pulse width modulated wave) tergantung pada desain rangkaian inverter yang bersangkutan. Namun pada saat ini, bentuk-bentuk gelombang yang paling banyak digunakan adalah bentuk gelombang sinus (sine wave) dan gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave). Sedangkan Frekuensi arus listrik yang dihasilkan pada umumnya adalah sekitar 50Hz atau 60Hz dengan Tegangan Output sekitar 120V atau 240V.



Gambar 1. Inverter B. Baterai (Aki) Baterai atau aki, atau bisa juga accu adalah sebuah sel listrik dimana di alamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah (polaritas) yang berlawanan di dalam sel. Jumlah tenaga listrik yang disimpan dalam baterai dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik tergantung pada kapasitas baterai dalam satuan amper jam (AH). Jika pada kotak baterai tertulis 12 volt 60 AH, berarti



baterai baterai tersebut mempunyai tegangan 12 volt dimana jika baterai tersebut digunakan selama 1 jam dengan arus pemakaian 60 amper, maka kapasitas baterai tersebut setelah 1 jam akan kosong (habis). Kapasitas baterai tersebut juga dapat menjadi kosong setelah 2 jam jika arus pemakaian hanya 30 amper. Disini terlihat bahwa lamanya pengosongan baterai ditentukan oleh besarnya pemakaian arus listrik dari baterai tersebut. Semakin besar arus yang digunakan, maka akan semakin cepat terjadi pengosongan baterai, dan sebaliknya, semakin kecil arus yang digunakan, maka akan semakin lama pula baterai mengalami pengosongan. Besarnya kapasitas baterai sangat ditentukan oleh luas permukaan plat atau banyaknya plat baterai. Jadi dengan bertambahnya luas plat atau dengan bertambahnya jumlah plat baterai maka kapasitas baterai juga akan bertambah. Sedangkan tegangan accu ditentukan oleh jumlah daripada sel baterai, dimana satu sel baterai biasanya dapat menghasilkan tegangan kira kira 2 sampai 2,1 volt. Tegangan listrik yang terbentuk sama dengan jumlah tegangan listrik tiaptiap sel. Jika baterai mempunyai enam sel, maka tegangan baterai standar tersebut adalah 12 volt sampai 12,6 volt. Biasanya setiap sel baterai ditandai dengan adanya satu lubang pada kotak accu bagian atas untuk mengisi elektrolit aki.



Gambar 2. Aki



C. MCB



MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang berfungsi sebagai pelindung rangkaian instalasi listrik dari arus lebih (over current). Terjadinya arus lebih ini, mungkin disebabkan oleh beberapa gejala, seperti: hubung singkat (short circuit) dan beban lebih (overload). MCB sebenarnya memiliki fungsi yang sama dengan sekring (fuse), yaitu akan memutus aliran arus listrik circuit ketika terjadi gangguan arus lebih. Yang membedakan keduanya adalah saat terjadi gangguan, MCB akan trip dan ketika rangkaian sudah normal, MCB bisa di ON-kan lagi (reset) secara manual, sedangkan fuse akan terputus dan tidak bisa digunakan lagi.MCB biasa diaplikasikan atau digunakan pada instalasi rumah tinggal, pada instalasi penerangan, pada instalasi motor listrik di industri dan lain sebagainya.



Gambar 4. MCB 6.



CARA KERJA ALAT



suatu Power Inverter yang dapat mengubah arus listrik DC ke arus listrik AC ini hanya terdiri dari rangkaian Osilator, rangkaian Saklar (Switch) dan sebuah Transformator (trafo) CT seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini.



Sumber daya yang berupa arus listrik DC dengan tegangan rendah (contoh 12V) diberikan ke Center Tap (CT) Sekunder Transformator sedangkan dua ujung Transformator lainnya (titik A dan titik B) dihubungkan melalui saklar (switch) dua arah ke ground rangkaian. Jika saklar terhubung pada titik A akan menyebabkan arus listrik jalur 1 mengalir dari terminal positif baterai ke Center Tap Primer Transformator yang kemudian mengalir ke titik A Transformator hingga ke ground melalui saklar. Pada saat saklar dipindahkan dari titik A ke titik B, arus listrik yang mengalir pada jalur 1 akan berhenti dan arus listrik jalur 2 akan mulai mengalir dari terminal positif baterai ke Center Tap Primer Transformator hingga ke ground melalui Saklar titik B. Titik A, B dan Jalur 1, 2 dapat dilihat pada gambar diatas, Peralihan ON dan OFF atau A dan B pada Saklar (Switch) ini dikendalikan oleh sebuah rangkaian Osilator yang berfungsi sebagai pembangkit frekuensi 50Hz yaitu mengalihkan arus listrik dari titik A ke titik B dan titik B ke titik A dengan kecepatan 50 kali per detik. Dengan demikian, arus listrik DC yang mengalir di jalur 1 dan jalur 2 juga bergantian sebanyak 50 kali per detik juga sehingga ekivalen dengan arus listrik AC yang berfrekuensi 50Hz. Sedangkan komponen utama yang digunakan sebagai Switch di rangkaian Switch Inverter tersebut pada umumnya adalah MOSFET ataupun Transistor.



Sekunder Transformator akan menghasilkan Output yang berupa tegangan yang lebih tinggi (contohnya 120V atau 240V) tergantung pada jumlah lilitan pada kumparan sekunder Transformator atau rasio lilitan antara Primer dan Sekunder Transformator yang digunakan pada Inverter tersebut. Diagram Blok -Aki -Fuse -solar Charge Controller



Inverter



-MCB 1 Fasa



Gambar 6.2 Diagram Blok



Gambaran Cara Kerja Alat 1. Aki sebagai sumber listrik DC. 2. Fuse Sebagai pengaman hubung singkat 3. Solar charge controller digunakan untuk mengontrol pengisian oleh sel surya 4. Inverter digunakan untuk mengubah arus DC menjadi arus AC 5. MCB sebagai pengaman beban AC. 7.



METODE Metodologi yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini adalah: a. Metode Pengumpulan data utama dan studi pustaka Metode ini dilakukan dengan cara mencari data baik dari sumber data sheet komponen, serta buku maupun internet yang berhubungan dengan hal-hal yang dibahas dalam pembuatan tugas akhir ini. b. Metode Observasi Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan penelitian langsung ke lapangan kerja, kemudian hasilnya digunakan sebagai sumber data. c. Metode Bimbingan Metode ini dilakukan dengan cara meminta pengarahan dan petunjuk dari dosen pembimbing dan dosen umum.



d. Metode Wawancara Metode ini dilakukan dengan cara melakukan wawancara langsung kepada pihak yang bersangkutan mengenai sumber data yang akan diambil.



8.



SISTEMATIKA PENULISAN Untuk mempermudah pembaca dalam mepelajari isi lapoan, penulis membuat sistematika laporan sebagai berikut:



BAB I PENDAHULUAN Berisikan tentang Latar belakang masalah,tujuan dan manfaat dalam pembuatan Tugas Akhir, Rumusan dan Pembatasan masalah, metode penyusunan laporan Tugas Akhir, dan sistematika penulisan laporan Tugas Akhir. BAB II



DASAR TEORI



Bab ini memberikan penjelasan tentang Inverter, fuse, solar charger controler, MCB, dan aki. BAB III



PERANCANGAN DAN PERAKITAN



Bab ini membahas tentang prinsip kerja alat, perencanaan alat sebagai sumber listrik pada system penyedia air bersih. BAB IV



PEMBAHASAN INVERTER



Berisikan tentang pembahasan inverter, metode pengujian, analisis inverter, hasil pengujian inverter. BAB V



KESIMPULAN DAN SARAN



Berisikan tentang kesimpulan yang diambil penyusun dari pembuatan dan penulisan laporan Tugas Akhir , kesan dan saran selama proses pembuatan Tugas Akhir. Sedangkan pada bagian terakhir dari laporan ini berisi tentang Daftar Pustaka dan Lampiran-Lampiran.



9. Agenda



JADWAL KEGIATAN Bulan



JANUARI 1



2 3 4



FEBUARI



MARET



1 2 3 4 1 2



APRIL



MEI



JUNI



3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4



Observasi Survey Alat Perancangan Pengadaan AlatdanBahan Pembuatan Alat Penyusunan Laporan



DAFTAR PUSTAKA



https://teknikelektronika.com/pengertian-inverter-prinsip-kerja-powerinverter/ https://id.wikipedia.org/wiki/Akumulator https://teknikelektronika.com/mengukur-pengertian-fungsi-fuse-sekering/ http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/04/Pengertian-MCB.html http://projectmedias.blogspot.com/2013/06/mengenal-elcb-earth-leakagecircuit.html



JULI



LAMPIRAN



Rencana anggaran yang akan kami gunakan adalah sebagai berikut: Tabel Rencana Anggaran Plan A No



Perangkat



Alat dan Bahan 1. Inverter 2. Box Panel 3. Kabel NYM 2x2.5 mm 4. MCB 1 Phasa 6A 5. Kabel Duct 16x65 mm 6. Kipas Pendingin 7. Digital Volt Amp Watt KWh meter 8. Kabel NYAF 1,5 mm 9. Terminal Kabel Lain-lain 1. Percetakan Subtotal Overprice 10% TOTAL



Juml ah



Satuan



Harga Satuan



Jumlah Harga



1 1



Buah Buah



Rp. Rp.



4.000.000,00 Rp. 800.000,00 Rp.



4.000.000,00 800.000,00



1



Rol



Rp.



450.000,00 Rp.



450.000,00



2



Buah



Rp.



60.000,00 Rp.



120.000,00



25



Meter



Rp.



25.000,00 Rp.



625.000,00



2



Buah



Rp,



60.000,00 Rp



120.000,00



1



Buah



Rp,



250.000,00 Rp



250.000,00



1



Rol



Rp.



120.000,00 Rp.



120.000,00



1



Buah



Rp.



50.000,00 Rp.



50.000,00



1



Paket



Rp.



600.000,00 Rp. Rp. Rp. Rp.



600.000,00 4.615.000,00 1.161.500,00 12.776.500,00