SISTEM KELISTRIKAN
Kata ‘Catu’ sendiri diartikan sebagai sebuah sistem yang dapat menjalankan, sedangkan ‘daya’ boleh diartikan sebagai semuah kekuatan yang adal dalam kelistrikan. (defisinisi hipotesa)
Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Dimana caru daya merupakan sumber energi untuk menjalankan suatu perangkat yang membutuhkan energi listrik.
Jadi dapat ditarik kesimpulan, catu daya itu merupakan sumber energi listrik dalam elektronika.
Ada juga yang menyebutkan Catu Daya adalah Power Supply.
Ada dua sumber catu daya yaitu sumber AC dan sumber DC. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak – balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah.
Bila dilihat dengan osiloskop seperti berikut.
(a) Tegangan AC
(b) Tegangan DC
Gamba 1. Sumber Tegangan Bila diamati sumber AC tegangan berayun sewaktu-waktu pada kutub positif dan sewaktu-waktu pada kutub negatif, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja, positif saja atau negatif saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC dengan menggunakan rangkaian penyearah yang di bentuk dari dioda.
Tambahan : Rangkaian Penyearah ini fungsinya untuk mengubanh aliran AC ke DC. lalu mengapa harus dirubah? Ya karena kebutuhan listrik elektronika itu berbeda-beda. Secara logika, elektronik tidak mungkin menerima listrik langsung dari pembangkit listrik, jadi harus ada filternya.
Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-
1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari
jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada
kumparan sekundernya.
Adalima macam rangkaian penyearah dasar yaitu penyearah setengah gelombang, gelombang penuh, sistem jembatan, bentuk gelombang filter dan kapasitor, dan gelombang dengan filter C
Pada rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2.
Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian
di atas masih sangat besar.
Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.
Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :
V r = V M -V L ………. (1)
dan tegangan dc ke beban adalah V dc = V M + V r /2 ….. (2)
Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple (Vr) paling kecil. V L adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :
V L = V M e
-T/RC
………. (3)
Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :
V r = V M (1 – e
-T/RC
) …… (4)
Jika T << RC, dapat ditulis : e
-T/RC
1 – T/RC ….. (5)
sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :
V r = V M (T/RC) …. (6)
V M /R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple V r . Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tegangan ripple yang diinginkan.
V r = I T/C … (7)
Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja frekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det. Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.
Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala- jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.
C = I.T/V r = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF.
Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkali sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.
(ref :
1. http://duniaelektronika.blogspot.com/2007/09/catu-daya.html
2. http://cnt121.files.wordpress.com/2007/11/catu-daya-power-supply.pdf
3. gambar dari : cnt121.wordpress.com)
Prinsip Catu Daya
Sumber → Generator → Tenaga Listrik
Sumber disini adalah bahan/mentahan yang dapat digunakan untuk membangkitkan power
Sumber pembangkit tenaga listrik
- Air
- Uap
- Panas bumi
- Nuklir
- Surya
- DLL
Generator disini adalah sebuah alat pembangkit yang memiliki putaran turbin yang digerakkan oleh sumber.
Tenaga listrik disini adalh hasil dari proses pembangkitan power listrik.
SISTEM FASA LISTRIK
Sistem fasa listrik merupakan istilah dalam kelistrikan yang menyatakan banyak arus listrik yang dilewatkan. Di Indonesia sendiri sendiri menggunakan 2 jenis fasa yaitu:
- Sistem 1 fasa
Untuk mendapatkan tenaga listrik, pertama yang dicari adalah “gaya gerak listrik” atau ggl. Pembangkitan ggl tersebut menggunakan kaidah hokum Faradayy, yaitu apabila sebuah penghantar digerakkan di dalam sebuah medan magnet, maka kedua ujung penghantar tersebut akan timbul ggl induksi. Bila kedua ujungnya dihubungkan dengan beban, missal nya sebuah lampu,maka akan mengalir arus listrik dan timbul daya listrik. Dasar pembangkitan ggl ini seperti dalam Gambar 1
Bentuk gelombang ggl yang dibangkitkan ditunjukkan pada Gambar 2. Bentuk gelombang setiap saat berubah dalam selang waktu tertentu bernilai positif dan pada selang waktu tertentu berikutnya bernilai negative, begitu seterusnya. Proses ini selanjutnya dikenal dengan listik arus bolak balik (alternating – AC) satu fasa.
Listrik AC terdapat harga tegangan sesaat(V), arus sesat (i), dan daya sesaat (p), harga teganggan maksimun (vmak), arus maksimum (imak) dan daya maksimum (Pmakk), serta harga tegangan efektif (V), arus efektif(I) dan daya efektif (Pmak). Hubungan harga sesaat, maksimum, dan efektif dari besaran di atas ditentukan sebagai berikut .
- Sistem 3 fasa
Kebanyakan pusat pembangkitan tenaga listrik menggunakan system berfasa banyak, yakni system beberapa sumber listrik yang sama besarnya, tetapi satu sumber dengan lain berbeda fasanya. Karena system fasa banyak memiliki keuntungan tertentu, maka system tiga fasa banyak digunakan sebagai sumber listrik. Sebuah sumber listrik tiga fasa memiliki tiga tegangan yang sama tetapi masing – masing berbeda fasa 120 seperti ditunjukkan pada gambar 3.
Tegangan yang dihasilkan dari keenam erminal, yaitu: a,a’,b,b’,c,c’ pada gambar 3, akan menjadi sumber listrik tiga fasa jika disambung dalam hubungan bintang dan hubungan segitiga seperti ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 5 menunjukkan bentuk gelombang tiga fasa. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa listrik tiga fasa memiliki besar tegangan yang sama, dan bentuk gelombang yangsama, tetapi memiliki perbedaan dasa 120 listrik antar fasa.
- Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line).
- Tegangan phase ke netral (Vpn : Voltage phase to netral atau Voltage line to netral).
- Menyediakan daya listrik yang besar ( biasanya pada industri menengah dan besar ). Industri atau hotel memerlukan daya listrik yang besar sehingga memerlukan line yang banyak. Tapi pada output terakhir untuk pemakaian hanya memerlukan satu phasa ( memilih salah satu dari 3 phasa ). Listrik 3 phasa biasanya diperlukan untuk menggerakkan motor industri yang memerlukan daya besar.
- Karena menggunakan tegangan yang lebih tinggi maka arus yang akan mengalir akan lebih rendah untuk daya yang sama. Sehingga untuk daya yang besar, kabel yang digunakan bisa lebih kecil.
- Untuk motor induksi, listrik 3 phasa tidak memerlukan kapasitor.
Contoh Penggunaan listrik 1 fasa dan 3 fasa
- 1 Fasa digunakan sebagian besar untuk penggerak perabotan rumah tangga contoh : Pompa air, kipas angin, kompresor AC, kulkas, mixer, hair dryer, dan lain-lain.
- 3 Fasa digunakan sebagian besar pada alat-alat/mesin produksi, contoh kompresor AC
Aplikasi Listrikk 1 fasa dan 3 fasa
Hal paling mudah yang bisa kita jumpai dalam sistem kelistrikan PLN mengenai 3 phase ini adalah dengan melihat jaringan kabel distribusi PLN di sekitar rumah kita. Bisa dilihat di tiang listrik, ada paling tidak 3 kabel (atau 4 kabel dengan netralnya) yang dipilin dan itulah kabel dari sistem 3 phase.
Sedangkan yang disambungkan ke rumah kita adalah sistem 1 phase, dimana diambil dari salah satu phase (phase R, S atau T)dari kabel di tiang listrik tadi, ditambah dengan kabel netralnya. Karena itu lain rumah lain pula phase yang disambungkan, dimana hal ini untuk menjaga keseimbangan beban dari tiap phase tersebut.
Untuk sistem 3 phase, tegangan antar phase-nya adalah 380V dan tegangan phase ke netral adalah 220V. Dan tegangan listrik yang disambungkan ke perumahan adalah 220V.
ref:
1. http://catatanteknik.blogspot.com/
2. http://www.instalasilistrikrumah.com/
3. http://www.mediaproyek.com/
Recent Comments