jurnal teknologi - · pdf filesimulasi rangkaian inverter kapasitas 500 watt menggunakan ......

Vol. 7, No. 002, Desember 2008 ISSN : 1412-9469

Jurnal Teknologi

STUDI NILAI KOEFISIEN DEBIT PADA ALAT UKUR CELAH SEGIEMPAT

PENGGUNAAN METODE MATRIKS IMPEDANS BUS BERBASIS

PROGRAM APLIKASI MATLAB UNTUK SIMULASI FENOMENA

GANGGUAN TAKSIMETRI DI SISTEM TENAGA LISTRIK

SIMULASI RANGKAIAN INVERTE KAPASITAS 500 WATT MENGGUNAKAN

PROGRAM PSPICE

STUDI BANDING TEGANGAN AKTUAL DENGAN TEGANGAN EKUIVALEN

PADA STRUKTUR BETON

DESAIN ULANG PENDINGINAN MINYAK PELUMAS DENGAN MENERAPKAN

METODE KERN MAMPU MENINGKATKAN KAPASITAS PENDINGINAN

SEBESAR 34,43 %

ANALISIS KECEPATAN RERATA WAKTU DAN RUANG

PADA LINTASAN DI REST I ARAH BOGOR-JAKARTA

JALAN TOL JAGORAWI

9

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGOR


Jurnal Teknologi Jurnal Enam Bulanan / Six Monthly Journal

Terbitan Pertama Juni 2002 / First Published in June 2002

Pemimpin Umum (Penanggung Jawab) / Managing Director Arief Goeritno, S.T.,M.T. (Dekan Fakultas Teknik)

Pemimpin Redaksi (Penyunting Pelaksana) / Chief of Organizing Editor

M. Hariansyah, S.T.,M.T.

Wakil Pemimpin Redaksi / Vice of Organizing Editor Deni Hendarto, S.T., M.Si.

Komisi Penyunting Pengarah / Committee of Steering Editor

Prof. Surjono Surjokusumo, Ir., MSF, Ph.D (IPB) Dr. Ing. Henki Wibowo Ashadi, Ir. (JTS-FT-UI)

Prof. Dr. Prawoto, Ir., MSAe (BTMP-BPPT) Dr. Lukman Shalahuddin, B.E., M.Sc (BTMP-BPPT)

Dr. Hendro Tjahjono, Ir., DEA (P2TKN-BATAN) Djoko Hari Nugroho, Ir., MS, Ph.D (Eng.) (P2TKN-BATAN)

Anggota Redaksi / Member of Organizing Editor

Nurul Chayati, Ir. Aris Munandar, Ir.,M.T Asep Suheri, S.T.,M.T

Novita Br. Ginting, S.Kom.

Penata Letak / Layouter Wawan Setiawan, S.Pdi

Tata Usaha / Administratio H.Tono Kartono, S.Pd.,M.Pd

Muhammad Muhlis, S.Pdi Hendri Maulana, S.E

Taufik Andriansyah, A.Md Amelia Prasasti, A.Md Elis Dzikrillah, A.Md

Penerbit/Publisher

Fakultas Teknik - Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl. KH. Sholeh Iskandar km. 2, Kedung Badak, Tanah Sareal, Bogor 16162

Telp: 0251 7160993, Fax : 0251 8380993 E-mail : [email protected]


Jurnal Teknologi Daftar Isi / Contents Hal. Feril Hariati Studi Nilai koefisien debit pada alat ukur celah segiempat (Studi Kasus Laboratorium Teknik Sipil UIKA Bogor) 1 - 5 Arief Goeritno Penggunaan Metode Matriks Impedans Bus Berbasis Program Aplikasi Matlab Untuk Simulasi Fenomena Gangguan Taksimetri Di Sistem Tenaga Listrik (Using The Method Of Bus Impedance Matrix Based On The Matlab Application Program To Simulation For Phenomena Of Nonsymmetrical Fault On The Electrical Power System) 6 - 13 M. Hariansyah Simulasi Rangkaian Inverter Kapasitas 500 Watt Menggunakan Program Pspice). (Inverter Circuit Simulation Program Capacity Of 500 Watts Pspice) 14 - 25

Nurul Chayati Studi Banding Tegangan Aktual Dengan Tegangan Ekuivalen Pada Struktur Beton (Comparative Study Of Actual Voltage Stress With The Equivalent Concrete Structure). 26 – 39

Yogi Sirodz Gaos Desain Ulang Pendinginan Minyak Pelumas Dengan Menerapkan Metode Kern Mampu Meningkatkan Kapasitas Pendinginan Sebesar 34,43 % (The Design By Applying Lubricans Oil Cooling Method Kern Cooling Capacity To Increase Of 34,43% )). 40 - 47 Rulhendri Analisis Kecepatan Rerata Waktu Dan Ruang Pada Lintasan Di Rest I Arah Bogor-Jakarta Jalan Tol Jagorawi 48 - 53

9


Jurnal Teknologi Pengantar Redaksi Segala puji dipanjatkan ke hadirat Allah Swt, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, hingga tersusun TEKNIKA, Jurnal Teknologi, Vol 7, No 002, Desember 2008 sebagai terbitan keempat belas.

TEKNIKA berisi karya tulis ilmiah dari kegiatan penelitian dan/atau pengkajian di bidang sain dan teknologi. Semoga isi terbitan ini dapat menjadi sumber informasi yang bermanfaat untuk dijadikan acuan dalam

pelaksanaan kegiatan penelitian dan/atau pengkajian selanjutnya, sehingga memberikan sumbangan berarti bagi pembangunan berkelanjutan.

Bogor, Desember 2008

Foreword Praise be to Allah, for His blessings and helps, so that TEKNIKA, Jurnal Teknologi, Vol. 7, No. 002, December 2008 has been successfully published as fourteenth edition.

This journal consists of scientific papers and technical reports in various field of science and technology. We hope that this journal give useful information and references to present and future activities, and gives

significant contribution for suistainable development.

Bogor, December 2008


Jurnal Teknologi

PEDOMAN PENULISAN NASKAH Redaksi TEKNIKA, Jurnal Teknologi – Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor menerima naskah/makalah ilmiah hasil penelitian atau pengkajian di bidang sain dan teknologi, untuk penerbitan pada bulan Juni atau Desember setiap tahun takwin. 1. Naskah asli berupa karya tulis ilmiah hasil eksperimen, survai, pengkajian, atau literature disertai analisis. 2. Naskah ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, diketik menggunakan ukuran 12 Time New Roman dengan

jarak baris 1,5 spasi, abstrak diketik dengan jarak 1 spasi. Ukuran kertas A4 dengan margin atau batas (kiri dan atas) 3 cm dan margin (kanan dan bawah) 2,5 cm. Total halaman termasuk gambar dan tabel maksimum 20 halaman. Rangkap 2 (dua).

3. Sistematika penulisan karya tulis dengan urutan, JUDUL, ABSTRAK, PENDAHULUAN, TEORI dan/atau METODOLOGI atau TATA KERJA, HASIL DAN BAHASAN, PENUTUP ATAU SIMPULAN, UCAPAN TERIMAKASIH ( jika ada), DAFTAR PUSTAKA (REFERENSI).

4. Sesuai dengan maksud penerbitan jurnal ini, redaksi berhak mengedit naskah tanpa mengurangi makna. Isi tulisan menjadi tanggung jawab penulisan sepenuhnya.

5. Naskah yang dikirim harus disertai CD, ditulis dengan karakter Arial Narrow (font 10) seperti ditulis dalam terbitan ini.

WRITING FORMATS AND RULES Editors TEKNIKA, Journal of Techknology – Faculty of Engineering – University Ibn Khaldun Bogor call for scientific papers as the results of research or assessment in the field of science and technology, to be published in June or December every years. 1. The original papers could be the result of experiment, evaluation of survey, technical assessment reports or

literature studies with analysis. 2. Manuscripts should be systematically writen in indonesian language or English using font of New Times Roman

characters with line spacing 1,5 abstarct with line spacing 1. The paper size is A4, the left and top margins are 3 cm, and right and bottom margins are 2,5 cm. The maximum total number of pages is 20 pages including graphs and tables. 2 (two) hardcopies.

3. The outline of the paper sholud be TITLE, ABSTRACT, INTRODUCTION, THEORY and/or METHODOLOGY, RESULTS AND DISCUSSION, CONCLUSION, ACKNWOLEDGEMENT (if ANY), REFERENCES.

4. The editors have the right to edit paper without substantial change of meaning. The content of the paper is full responsibility of authors.

5. The paper should be submitted together with its electronics files in CD, written in Arial Narrow characters (font 10), similar to the paper wrote in this journal.

9

SIMULASI RANGKAIAN INVERTER KAPASITAS 500 WATT MENGGUNAKAN PROGRAM PSPICE

M. Hariansyah Jurusan Teknik Elektro- Fakultas Teknik UIKA Bogor

[email protected] ABSTRAK

SIMULASI RANGKAIAN INVERTER KAPASITAS 500 WATT MENGGUNAKAN PROGRAM PSPICE). Pspice merupakan singkatan dari Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis. Versi SPICE yang serasi dengan PC (Personal Computer) dikenal sebagai PSPICE. Program PSPICE ini dapat digunakan dalam simulasi perancangan peralatan elektronik. Untuk membuat inverter dengan kapasitas daya 500 watt, terlebih dahulu dilakukan simulasi terhadap rangkaian inverter,dengan menggunakan beban yang berubah-ubah. Beban yang digunakan pada simulasi inverter adalah resistor, induktor, dan kapasitor (RLC). Tujuan penelitian menghasilkan simulasi rangkaian inverter pada kapasitas 500 W, sebelum rangkaian inverter tersebut di buat agar dapat mengurangi tingkat kesalahan pada perencanaan, sebelum inverter tersebut di buat. Bentuk simulasi yang dilakukan, diawali dengan membuat rangkaian inverter kapasitas 500 watt, tegangan input dc 48 volt, dan output dari inverter 220 volt. Setelah rangkaian invereter terbentuk, langkah selanjutnya menganalis kebutuhan komponen, serta kapasitas dari komponen yang digunakan. Gambar rangkaian inverter di buat dalam software PSpice, sehingga dapat dilakukan simulasi gelombang arus dan gelombang tegangan. Hasil simulasi diperlihatkan dari bentuk gelombang arus dan tegangan pada tiap-tiap titik yang telah ditetapkan pada rangkaian. Pengujian terhadap rangkaian inverter, pada saat beban nol diperoleh tegangan 221 volt dan arus 2,26 A, sudah berbentuk sinussoida murni, dan pengujian dengan beban R= 650 ohm, L = 100 mH dan C = 120 uF, diperoleh tegangan output sebesar 221 hingga 232 volt dan arus output sebesar 2,2684 ampere, sehingga daya maksimum yang dihasilkan sebesar 502,2 watt Kata-kata kunci. Inverter, Pspice, gelombang arus, gelombang tegangan. ABSTRACT INVERTER CIRCUIT SIMULATION PROGRAM CAPACITY OF 500 WATTS PSPICE). Pspice is an acronym for Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis. SPICE version to (compatible) with a PC (Personal Computer) is known as PSPICE. PSPICE program simulation can be used in the design of electronic equipment. To make the inverter with a power capacity of 500 watts, first performed a simulation of the inverter circuit, using an arbitrary load. Load used in the simulation of the inverter is resistor, inductor, and capacitor (RLC). Purpose of generating research inverter circuit simulation on a capacity of 500 W, before the series for inverter is made to minimize errors in the planning, before the inverter is made. Shape simulations carried out, beginning with making a series of 500 watts capacity inverter, 48 volt dc input voltage, and output of the inverter 220 volts. After a series of inverter formed, the next step analyzes the needs of the components, as well as the capacity of the components used. Image for the inverter circuit in PSpice software, so it can be simulated current waveform and voltage waveform. The simulation results are shown from the current and voltage waveforms at each predetermined point in the circuit. Testing of the inverter circuit, obtained at zero load voltage and current 221 volts 2.26 A, has been shaped sinussoida pure, and testing with a load of R = 650 ohm, L = 100 mH and C = 120 UF, obtained at 221 to 232 volts output voltage and the output current of 2.2684 amperes, so that the maximum power generated at 502.2 watts Keywords: Inverter, Pspice, waves, currents, wave voltage.

ISSN 1412-9469

10 TEKNIKA, Vol. 7, No. 2, Desember 2008, 9-20

1. PENDAHULUAN Di laboratorium Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UIKA Bogor, masih kekukarangan beberapa alat praktikum, salah satunya adalah inverter kapasitas 500 watt. Sudah 2 kali dilakukan pembuatan alat tersebut, tetapi hasil yang diperoleh tidak maksimal, tegangan output dan arus tidak sesuai dengan perencanaan. Sehingga diperlukan suatu upaya untuk membuat simulasi terlebih dahulu sebelum dilakukan pembuatan. Tujuan penelitian menghasilkan simulasi rangkaian inverter pada kapasitas 500 W, sebelum rangkaian inverter tersebut di buat agar dapat mengurangi tingkat kesalahan pada perencanaan. Langkah-langkah yang dilakukan adalah membuat bentuk simulasi yang dilakukan, diawali dengan membuat rangkaian inverter kapasitas 500 watt, tegangan input dc 48 volt, dan output yang direncanakan dari inverter 220 volt. Setelah rangkaian invereter terbentuk, langkah selanjutnya menganalis kebutuhan komponen, serta kapasitas dari komponen yang digunakan. Gambar rangkaian inverter di buat di dalam software PSpice, sehingga dapat dilakukan simulasi gelombang arus dan gelombang tegangan, pada suatu titik-titik tertentu yang ingin disimulasikan.

2. TINJAUAN PUSTAKA Pspice merupakan singkatan dari Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis. Versi PSPICE yang serasi (compatible) dengan PC dikenal sebagai PSPICE. Desain Center mempunyai tiga program interaktif utama, yaitu : Schematics, PSIPCE, dan Probe. Schematics adalah suatu program yang bisa digunakan untuk membuat rangkaian dengan menggambar melalui suatu jendela yang ada pada monitor. PSPICE yang akan dianalisis rangkaiannya dihasilkan oleh Schematic, dan menghasilkan solusi arus dan tegangan. Probe adalah grafik post processor, dan akan menghasilkan plot tampilan (display) arus dan tegangan. [1] Perangkat lunak PSPICE ini dapat digunakan pada komputer dengan spesifikasi minimal : - Intel Pentium 90MHz - Windows 95, Windows 98 atau Windows NT - 16MB RAM (32MB rekomendasi) - 90MB memori bebas pada hard disk Layout umum dari desain center diperlihatkan pada Gambar 1. Pada bagian atas display anda akan mendapatkan 8 menu. File, View dan Analisis adalah menu yang seringkali digunakan

Gambar 1. Layout umum dari Desain Center

2.1 Menggambar Rangkaian Dimulai dengan memindahkan suatu sumber

pulsa (pulse source), resistor, induktor dan ground pada papan gambar. Dari editor schematic, dapat memindahkan bagian-bagian dari komponen library ke dalam skema.

Gunakan perintah Get New Part dalam menu Draw seperti diperlihatkan dalam Gambar 2, kemudian pilih perintah Get New Part dari Menu Draw, dan pilih Libraries seperti pada Gambar 3. [1]

Gambar 2. Menu Draw Gambar 3. Get New Part

Klik OK, atau klik double untuk memilih bagian yang akan digambar. Pilih bagian yang akan dipindahkan sesuai dengan skema.

Kursor akan memindahkan sesuai bentuk dari komponen.

Klik bagian kiri untuk memindahkan komponen; double klik untuk memindahkan dan mengakhiri mode; atau klik

ISSN 1412-9469

______________________________________________________________________________________________

___

M. Hariansyah 11

Simulasi Rangkaian Inverter Kapasitas 500 Watt Menggunakan Program PSPICE

bagian kanan untuk mengakhiri mode tanpa memindahkan komponen

Untuk menggeser titik suatu objek , klik dan tahan, kemudian pindahkan mouse. Kemudian pilih objek dimana diinginkan, lalu lepaskan button mouse.

Untuk memindahkan suatu komponen, ke suatu titik, klik dan tahan, kemudian geser ke suatu lokasi baru.

Untuk mengembalikan suatu komponen, select, dan pilih Delete dari menu Edit. Pindahkan sebuah sumber pulsa (VPULSE) dari library source.slb, sebuah resistor (R), sebuah induktor (L), dan sebuah kapasitor (C) dari library analog.slb, dan sebuah

ground (GND) dari library port.slb. Seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4.Komponen Dari Rangkaian RLC

2.2 Memutar Komponen Memutar komponen/objek kapasitor sehingga

dapat dilakukan pengawatan dengan rapi ke dalam rangkaian. Setiap kali memutar komponen, maka

komponen berputar sesuai aturan jam sebesar 900. Flip adalah suatu pilihan objek untuk menghasilkan suatu cerminan gambaran dari objek, seperti diperlihatkan pada Gambar 5 dan Gambar 6

.

Gambar 5. Edit Menu Gambar 6. Hasil Pemutaran Komponen Cara melakukan pemutaran objek/komponen:

1) Untuk memutar kapasitor atau komponen lain, maka pilih komponen yang akan diputar dan pilih Rotate dari menu edit, seperti Gambar 5. Jika memilih suatu area dalam skema , maka area akan berputar disepanjang pusat dari kotak pilihan. Hal ini dapat kita lihat pada Gambar 6

2) Untuk flip sebuah komponen, select dan pilih Flip dari menu Edit.

3) Untuk deselect (membatalkan) kapasitor yang dipilih atau komponen lain, klik kanan atau klik pada spot yang kosong.

4) Untuk menggeser atau memutar dua atau lebih komponen secara bersamaan (sekali saja), maka pertama kali select komponen tersebut dengan menggambar segiempat disekeliling komponen dan kemudian geser atau putar segiempat tersebut.

ISSN 1412-9469


5) Untuk menggambar segiempat disekeliling komponen, select diatas dan didalam salah satu komponen yang diinginkan. Klik dan geser secara diagonal sampai tampak bentuk segiempat disekeliling komponen.

6) Untuk menghilangkan salah satu komponen, klik kanan. Untuk menghilangkan bentuk segiempat, klik di tempat yang kosong.

Double klik untuk mengakhiri kawat dan mode terminal, atau

Klik untuk membentuk vertex (corner) dan melanjutkan pengawatan.

Pengawatan diperlihatkan seperti Gambar 7.

2.3 Pemberian Label Komponen Pemberian label dengan memilih kawat, bus

segment atau port. Kawat dan bus segement atau port bisa menampilkan beberapa label, tetapi semua label untuk setiap segment akan berisi teks yang sama. Setiap komponen di dalam suatu sirkuit dapat diberi label.

Untuk mengedit sebuah label, select suatu kawat, bus segment, atau port untuk mengedit label.

Pilih Attributes dari Menu Edit, atau double klik label pada kotak dialog.

Enter teks pada label, kemudian pilih OK.

Perubahan semua level R, L, C, Vs dan Vo diperlihatkan pada Gambar 8.

2.4 Penambahan Teks

Untuk menempatkan teks, teks dapat ditempatkan dimana saja pada skema dan ukurannya sesuai dengan yang diinginkan.

Untuk menambah teks pada skema, pilih Text dari Menu Draw.

Didalam box dialog, pilih tipe teks yang dinginkan.

Untuk merubah ukuran font, modifikasi Font Size yang telah digambarkan di dalam box dialog sesuai yang diinginkan.

Pilih OK.

Pindahkan teks ke lokasi yang diinginkan pada skema dan klik untuk memindahkan teks. Klik kanan untuk mengakhiri mode.

Tempatkan tegangan output (Vo) seperti yang terlihat pada gambar 2.15 berikut

Gambar 7. Pengawatan rangkaian Gambar 8. Label Komponen

2.5 Mengedit Atribut Atribut dari item Schematic berisi sejumlah

nama nilai. Untuk mengedit attributes, select object untuk mengedit. Pilih Attributes dari Menu Edit, atau double klik teks attributes untuk menampilkan Edit Attibutes pada box dialog secara langsung. Memilih attribute secara individual, box dialog yang tampak anda dapat mengenter suatu nilai baru untuk atribut. Pilih entire part : box dialog diperlihatkan pada Gambar 9.

memperlihatkan semua abttributes yang bisa diedit. Setting R = 2 Ohm, L = 50 uH dan C = 10 uF.Untuk merubah nilai atribut , select dari daftar. Nama dan nilai akan tampak didalam bidang yang diedit pada bagian atas dialog. Perubahan nilai di dalam nilai edit field dan tekan button Save Attribute. Untuk menghapus (delete) suatu atribut, select dari daftar dan tekan button Delete.

Untuk merubah nama atribut atau nilai yang diperlihatkan pada schematic, select dan tekan Change Display button. Untuk menambah suatu atribut baru, tipe nama dan nilai didalam field edit, dan press Save Attribute.

Setting sumber pulsa (Vs) diperlihatkan dalam gambar 2.17. Double klik dan kemudian tipe V1 = 0 V, V2 = 1 V, TD (Delay Time) = 0, TR (Rise Time) = 1 ns , TF(Fall

ISSN 1412-9469

______________________________________________________________________________________________

___

M. Hariansyah 13


Time) = 1 ns, PW (Pulse Width) = 0.5 ms, PER (Period) = 1 ms.

Gambar 9. Perubahan Source Attributes

2.7. Proses Analisis Rangkaian Sebagai contoh, akan dibuat digambar dan

dianalisis response pulsa dari rangkaian RLC yang diperlihatkan dalam Gambar 10. Tahap untuk menggambar dan analisis suatu rangkaian adalah :

a. Gambar rangkaian di Schematics. b. Pilih mode analisis di Schematics. c. Simulasi rangkaian di PSPICE. d. Tampilan hasil di Probe.

e.

Gambar 10. Rangkaian RLC

2.8. Simulasi PSPICE Untuk mensimulasikan sirkuit dengan PSIPCE.

a. Klik Simulasi pada menu Analisis. b. Selama proses simulasi rangkaian, software PSIPCE

menimbulkan dan mengakses sejumlah files.

File pertama kali ditimbulkan pada file schematic(.sch), yang dihasilkan ketika suatu rangkaian yang digambar tersimpan di screen.

Jika file schematic dianalisis, maka ada tiga file baru juga yang dihasilkan, yaitu: file circuit (.cir), netlist file (.net), dan alias file (.als). File circuit (file master) berisi simulasi directives dan referensi netlist, alias, dan model files.

File netlis berisi seperangkat persamaan seperti Hukum Kirchhoff dan bagaimana mereka menghubungkan.

File alias suatu daftar nama alternative untuk node rangkaian, dan model file dari karakteristik setiap komponen.

c. Jika PSPICE di jalankan (run), maka informasi setiap simulasi yang berlangsung di dalam rangkaian (master) file tertentu dikirim ke output dan file data.

File output (out) adalah suatu file ASCII yang memerintahkan audit trail untuk simulasi dan berisi suatu variasi informasi yang luas, meliputi rangkaian asli (netlist original) , semua variable output, dan jenis table.

File data (dat) dikirim ke Probe, yang menggunakan informasi biner untuk menghasilkan plot dan grafik melalui jendela Probe.

d. Jika Simulasi arus dan tegangan listrik dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu schematic dan netlist. Schematic adalah dengan cara membuat rangkaian sesuai dengan gambar yang diinginkan, sedangkan netlist yaitu dengan

menuliskan teks pada menu teks editor yang berisi elemen dari rangkaian yang dipakai serta menuliskan besarnya nilai komponen yang akan digunakan. Alat inverter dirancang dalam bentuk rangkaian elektronika, kemudian

ISSN 1412-9469


disimulasikan menggunakan Program PSPICE, sehingga diperoleh arus dan tegangan listrik yang konstan.

3. METODOLOGI Simulasi pembuatan rangkain inverter kapasitas 500 W, dilaksanakan mulai tanggal 7 Oktober 2008 hingga 17 November 2008, di Laboratorium Teknik Elektro, Fakultas Teknik UIKA Bogor. Langkah-langkah awal membuat simulasi diawali dengan mendesain rangkain inverter kedalam program Pspice, kemudian menganalis kebutuhan nilai komponen, menentukan titik-titik simulasi pada rangkaian, kemudian membuat program simulasi, hingga dihasilkan gambar grafik arus dan tegangan pada titik-titik tersebut.

4. HASIL DAN BAHASAN a. Pembuatan program simulasi rangkaian inverter,

diperlihatkan pada Gambar 11. Komponen yang akan digunakan dirangkai sesuai dengan rangkaian yang diinginkan, lalu setiap komponen dihubungkan dengan suatu garis yang dinamakan draw wire.

b. Setelah rangkaian selesai, lalu setiap komponen dari rangkaian tersebut diberi nilai besaran sesuai dengan yang diinginkan.

Mengacu Gambar 11 dapat diketahui nilai komponen-komponen elektronika daya yang digunakan [2]

a. Tegangan yang berasal dari baterai sebesar 48 volt dc, untuk menghalang frekuensi balik dari proses switching dipasang L1. Besar L1 berdasarkan persamaan (2.3 dan 2.4) adalah : ωs = 2πfs = 2π × 50 Hz = 314,16 rad/s dimana fs = 50 Hz

mH

srad

RL

s

7,12

16,314

104001,0

4001,0

dimana R = 10 ohm ωs = 314,16 rad/s

b. Tegangan 48 volt dc akan diubah menjadi 130 hingga 140 volt ac. Cara kerjanya menggunakan bantuan generator pulsa (Vg). Tegangan pada generator pulsa 30 volt, dari 0 hingga 30 volt berbentuk pulsa, di seting pada frekuensi 50 Hz, dipergunakan untuk mentriger transistor (Q1) dimana transistor tersebut berfungsi sebagai saklar, artinya pada saat kaki basis transistor mendapat tegangan maka transistor akan on, pada saat ini kapasitor C1 terisi, ketika basis tidak mendapat pulsa maka transistor akan off, C1 berfungsi sebagai penyuplai tegangan proses tersebut terus berlangsung hingga dihasilkan tegangan yang berbentuk sinusoidal.

c. Tegangan output dari transistor sudah berbentuk ac, tetapi masih mengandung ripel (cacat), karena masih ada beberapa frekuensi, sehingga dipasang kapasitor C1. Besar kapasitor yang dipasang direncanakan menggunakan persamaan (2.5) :

mF69,016,31410

165,2

.R

165,2C

s

digunakan sebagai filter. dimana R = 10 ohm ωs = 314,16 rad/s

d. Untuk menghasilkan tegangan berbentuk sinusoidal di sisi primer trafo dibutuhkan komponen resonansi, dengan menngunakan persamaan (2.11), sehingga dipasang L2 = 222,8 mH dan C2 = 0,04788 mF secara seri.

e. Untuk mendapatkan tegangan output inverter, dihubungkan dengan transformator penaik tegangan TX1 dengan N1 = 130 lilitan dan N2 = 320 lilitan, serta kopling manget 1 dipilih jenis trafo frekuensi rendah, dan hasil grafik tegangan dan arus telah berbentuk sinusoidal [2]

Gambar 11. Pembuatan Schematic rangkian Inverter

ISSN 1412-9469

______________________________________________________________________________________________

___

M. Hariansyah 15


4.1 Analisis grafik arus dan Tegangan Berdasarkan gambar tersebut di atas dapat

dibuat Program PSPICE yang digunakan untuk

menganalisa rangkaian diatas. Bentuk program simulasinya diperlihatkan sebagai berikut :

****************************************************************** Program Analisa Inverter using PSPICE

By : M. Hariansyah 09/19/08 13:43:59

FROM SCHEMATIC NETLIST ******************************************************************

C_C1 0 5 0.69mF R_R1 1 7 250 V_VDC 4 0 48V L_L1 4 5 12.7mH C_C2 2 3 0.04788mF Q_Q1 5 7 0 QbreakN R_R2 0 8 10 R_R3 0 6 30 K_TX1 L1_TX1 L2_TX1 1 L1_TX1 3 8 130 L2_TX1 6 0 320 L_L2 5 2 222.8mH V_Vg 1 0

+PULSE 30V 0 0 1us 1us 6.08ms 20ms RESUMING inverter.cir .INC "inverter.als"

K_TX1 TX1() L1_TX1 TX1(1=3 2=8) L2_TX1 TX1(3=6 4=0) L_L2 L2(1=5 2=2) V_Vg Vg(+=1 -=0)

.ENDALIASES .probe .END

************************************************************************************* SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (1) 27.0000 (2) 48.0000 (3) 12.0000 (4) 48.0000 (5) 48.0000 (6) 0.0000 (7) 1.0134 (8) 12.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_VDC 1.039E+01 V_Vg 1.039E-01 TOTAL POWER DISSIPATION 5.02E+02 WATTS

4.1.1 Analisis Grafik Arus dan Tegangan Pada Titik a

Pada gambar 12 di bawah ini dapat dijelaskan bahwa hasil simulasi grafik tegangan listrik pada titik a

berbentuk garis lurus, karena tegangan pada titik a merupakan tegangan searah (dc) sebesar 48 volt.

ISSN 1412-9469


Gambar 12 Tegangan di Titik a

Hasil simulasi yang ditunjukkan pada gambar 12, didapat nilai tegangan (V) sebesar 48 volt dan arus (I) sebesar 14,219 ampere, sehingga dapat dihitung daya yang dihasilkan pada titik a, dengan menggunakan rumus :

watt

IVP

32,682

1215,1448

cos

4.1.2 Analisa Grafik Tegangan Pada Titik b Hasil simulasi pada gambar 13 di bawah ini

merupakan hasil simulasi grafik tegangan dari sebuah sumber pulsa (Vg), dimana sumber pulsa tersebut diberi tegangan sebesar 30 volt dengan periode 20 ms dan lebar pulsa 6,08 ms, sehingga bentuk gelombang yang dihasilkan berbentuk pulsa.

Gambar 13. Tegangan di Titik b

4.1.3 Analisis Grafik Tegangan Pada Titik c

Bentuk grafik yang dihasilkan pada titik d sudah berbentuk sinusoidal, namun setelah melalui beberapa proses dimana sudah dipasang sebuah transistor jenis NPN (Q1) yang berfungsi sebagai saklar, yaitu pada saat

kaki basis transistor mendapat tegangan maka transistor akan on. Pada saat transistor on, sebuah kapasitor (C1) sebesar 0,69 mF terisi, dimana kapasitor (C1) berfungsi sebagai filter tegangan. Hasil simulasinya tegangan dan ditunjukkan pada Gambar 14 berikut

Gambar 14. Tegangan dan arus di titik c

ISSN 1412-9469

______________________________________________________________________________________________

___

M. Hariansyah 17


Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada gambar 17 dan 18, didapat nilai tegangan (V) sebesar 139,371 volt dan arus (I) sebesar 3,5606 ampere, sehingga dapat dihitung daya yang dihasilkan pada titik c, dengan menggunakan rumus :

watt

IVP

244,496

15606,3371,139

cos

4.1.4 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Pada Titik d Titik d merupakan bagian sisi primer dari sebuah

transformator. Untuk menghasilkan tegangan berbentuk sinusoidal pada sisi primer transformator, maka dipasang suatu komponen resonansi yang terdiri atas sebuah kapasitor (C2) dan sebuah induktor (L2). Setelah disimulasikan, dihasilkan suatu bentuk gelombang sinusoidal yang diperihatkan pada Gambar 15 di bawah ini.

Gambar 15 Tegangan dan arus di Titik d

Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada

gambar 17 dan 18 , didapat nilai tegangan (V) sebesar 90,099 volt dan arus (I) sebesar 5,8428 ampere, sehingga dapat dihitung daya input dari sebuah transformator, dengan menggunakan rumus :

watt

IVP

43,526

18428,5099,90

cos

4.1.5 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Pada Titik e Titik e, adalah titik simulasi output dari inverter. Pada

Gambar 16 terlihat jelas besar gelombang tegangan 221 volt, dan arus maksimum 2,26 A, pada saat beban nol.

Gambar 16. Tegangan dan arus di Titik e

ISSN 1412-9469


Pada titik e merupakan bagian sekunder dari sebuah transformator dan juga merupakan keluaran dari inverter. Dari hasil simulasi yang ditunjukkan oleh gambar 16, diperoleh hasil dari tegangan (V) sebesar 221,292 dan arus (I) sebesar 2,2694, sehingga dapat dihitung daya output dari transformator menggunakan rumus :

watt

IVP

2,502

12694,2292,221

cos

4.2 Simulasi pembebanan pada Inverter Simulasi pembeban dilakukan dengan memberikan beban R, L dan C secara bervariasi, seperti diperlihatkan pada Gambar 17.

Gambar 17. Rangkaian Inverter Untuk Simulasi Beban R L C

Gambar 17 diperlihatkan bahwa rangkaian inverter, akan digunakan untuk simulasi beban RLC, dimana pada titik a beban yang dipakai adalah sebuah resistor (R), titik b adalah beban kapasitor (C), titik c adalah resistor dan kapasitor (RC), titik d adalah induktor dan kapasitor (LC), titik e adalah resistor dan induktor (RL), dan titik f adalah resistor, induktor, dan kapasitor (RLC). Berikut ini akan dijelaskan simulasi pada setiap titik dengan beban yang digunakan.

4.2.1 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban R

Simulasikan beban pada rangkaian inverter dengan menggunakan sebuah beban berupa resistor (R). Simulasi dilakukan dengan menaikkan nilai tahanan secara bertahap dari 50 Ω - 150 Ω dengan kenaikan sebesar 50 Ω, kemudian hasil simulasinya diperlihatkan pada grafik arus dan tegangan pada Gambar 18 berikut ini.

Gambar 18. Hasil Simulasi Tegangan dan arus listrik Menggunakan Beban R

4.2.2 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban C

Titik b rangkaian inverter dengan menggunakan sebuah beban berupa kapasitor (C). Simulasi dilakukan dengan

menaikkan nilai kapasitor secara bertahap dari 100 μF sampai 160 μF dengan kenaikan sebesar 20 μF, kemudian

ISSN 1412-9469

______________________________________________________________________________________________

___

M. Hariansyah 19


hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 19. grafik arus dan tegangan berikut ini.

Gambar 19 Hasil Simulasi Tegangan Menggunakan Beban C

4.2.3 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban RC Titik c disimulasikan suatu rangkaian inverter dengan menggunakan beban berupa resistor dan kapasitor (RC). Simulasi dilakukan dengan mempertahankan nilai kapasitor sebesar 120 μF dan

menaikkan nilai tahanan secara bertahap dari 150 Ω - 450 Ω dengan kenaikan sebesar 150 Ω, kemudian hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 20 grafik arus dan tegangan berikut.

.

Gambar 20. Hasil Simulasi Tegangan dan arus Menggunakan Beban RC

4.2.4 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban LC Titik d akan disimulasikan suatu rangkaian inverter dengan menggunakan beban berupa induktor dan kapasitor (LC). Simulasi dilakukan dengan mempertahankan nilai induktor sebesar 100 μH dan

menaikkan nilai kapasitor secara bertahap dari 100 μF - 140 μF dengan kenaikan sebesar 20 μF, kemudian hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 21 grafik arus dan tegangan berikut ini.

Gambar 21. Hasil Simulasi Tegangan Menggunakan Beban LC

ISSN 1412-9469


4.2.5 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban RL

Titik e pada Gambar 17 akan disimulasikan dengan mempertahankan nilai induktor sebesar 10 μH dan menaikkan nilai tahanan secara bertahap dari 50 Ω - 150

Ω dengan kenaikan sebesar 50 Ω, kemudian hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 22. grafik arus dan tegangan berikut.

Gambar 22. Hasil Simulasi Tegangan Menggunakan Beban RL

4.2.6 Analisa Grafik Arus dan Tegangan Dengan Beban RLC Dengan menggunakan Gambar 17, pada titik f akan disimulasikan suatu rangkaian inverter dengan menggunakan beban berupa resistor, induktor, dan kapasitor (RLC). Simulasi

dilakukan dengan mempertahankan nilai induktor sebesar 100 μH dan kapasitor sebesar 120 μF, kemudian nilai tahanan dinaikkan secara bertahap dari 150 Ω - 650 Ω dengan kenaikan sebesar 250 Ω, kemudian hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 23 grafik arus dan tegangan berikut ini.

Gambar 23. Hasil Simulasi Tegangan Menggunakan Beban RLC

5. KESIMPULANMengacu hasil simulasi terhadap peralatan pendukung pada rangkaian inverter untuk menghasilkan daya 500 watt pada tegangan 220 volt diperoleh hasil : a. Pengujian terhadap rangkaian inverter, pada saat

beban nol diperoleh tegangan 221 volt dan arus 2,26 A, sudah berbentuk sinussoida murni.

b. Pengujian dengan beban R= 650 ohm, L = 100 mH dan C = 120 uF, diperoleh tegangan output sebesar 221,292 volt dan arus output sebesar 2,2684 ampere,

sehingga daya maksimum yang dihasilkan sebesar 502,2 watt

DAFTAR PUSTAKA [1] AGFIANTO, E, P, Simulasi Elektronika

Menggunakan Pspice, Ebook, 2007. [2] RASHID H, Muhammad, Power Electronics,

Prentice Hall International Inc, 3rd edition, New Jersey, 2004.

ISSN 1412-9469

_________________________________________________________________________________________________

M. Hariansyah 21


jurnal teknologi - · pdf filesimulasi rangkaian inverter kapasitas 500 watt menggunakan ......

Documents