Banyak industri dan bangunan komersial sangat bergantung pada keberadaan sumber daya listrik untuk menjalankan fungsinya. Bahkan beberapa fungsi yang berhubungan dengan keamanan dan proses sering sekali harus tetap berfungsi walaupun terjadi pemadaman pada sumber listrik utamanya. Untuk tujuan ini, banyak industri dan bangunan komersial memasang sistem catu-daya cadangan yang berupa UPS (Uninterruptible Power Supplies) dan genset untuk menjamin kontinyuitas operasinya.

Di banyak industri, terutama yang tidak terhubung ke jaringan listrik PLN, sistem catu-daya cadangan ini juga diperlukan untuk black-start (mulai menjalankan proses saat semuanya mengalami pemadaman). Artinya, UPS dan genset merupakan unit pertama yang dinyalakan sebelum pembangkit utama dinyalakan. Setiap UPS dan genset dirancang untuk berbagai kebutuhan dengan karakteristik yang berbeda-beda. Oleh sebab itu, pengguna harus tahu karakteristik pembebanannya sebelum bisa memilih UPS dan genset yang sesuai dengan kebutuhannya. Tulisan ini mencoba memberikan rekomendasi akan UPS dan genset yang sesuai dengan kebutuhan industri dan bangunan komersial. Berbagai konfigurasi sistem catu-daya cadangan akan dibahas dan dibandingkan. Diharapkan tulisan ini bisa membantu para pengguna untuk bisa memilih sistem catu-daya cadangan yang paling sesuai dengan kebutuhannya.

DOWNLOAD

Saklar statis adalah saklar elektronika yang tidak membutuhkan komponen mekanis untuk melakukan kontak. Untuk menghubungkan antara input dan output, saklar statis tidak perlu melakukan gerakan mekanis seperti yang terjadi pada saklar manual atau sejenis kontak relay. Beberapa komponen yang bisa digunakan sebagai saklar statis adalah : Transistor, Thyristor, Reaktor Saturable, SCR.

Saklar statis dapat digunakan sebagai Rele Solid State (SSR), yang mana digunakan untuk kontrol daya ac dan dc. SSRs mendapatkan banyak aplikasi pada control industri (eg kontrol dari beban motor, transformer, pemanasan resistansi, dan sebagainya) untuk menggantikan rele elektromekanik. Untuk aplikasi ac, thyristor atau TRIAC dapat digunakan dan untuk dc aplikasi, transistor dapat digunakan. SSRs secara elektrik diisolasi normal antara sirkuit kontrol dan sirkuit beban dengan rele reed, transformator, atau opro coupler.

Saklar solid state terdapat secara komersial dengan tegangan yang dibatasi dan range testing arus dari 1 A hingga 50 A dan hingga 440 V jika kebutuhan untuk desain SSRs untuk mengetahui persyaratan yang spesifik, desain sederhana, dan membutuhkan penentuan tegangan dan rating arus dari peralatan semikonduktor daya.

Pada sistem saklar statis digunakan komponen semikonduktor seperti SCR. Pada dasarnya penggunaan SCR akan lebih baik karena kecepatan peralihan pada saklar elektromekanikal terlalu lama yaitu sekitar 50 sampai 100 ms jika dibandingkan dengan operasi pemindahan yang dilakukan dengan SCR yang hanya membutuhkan waktu 3 sampai 4 ms.

DOWNLOAD

Pengatur tegangan (voltage regulator) berfungsi menyediakan suatu tegangan keluaran  DC tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan, arus beban keluaran, dan suhu. Pengatur tegangan adalah salah satu bagian dari rangkaian catu daya DC. Dimana tegangan masukannya berasal dari tegangan keluaran filter, setelah melalui proses  penyearahan tegangan AC menjadi DC.

Pengatur tegangan dikelompokkan dalam dua kategori, pengatur linier dan switching regulator. yang termasuk dalam kategori pengatur linier, dua jenis yang umum adalah pengatur tegangan seri (Series Regulator) dan pengatur tegangan parallel (Shunt Regualtors). Dua jenis pengatur di atas dapat diperoleh untuk keluaran tegangan positif maupun negatif. Sedangkan untuk switching regulator terdapat tiga jenis konfiguarsi yaitu, step-up, step-down dan inverting.

DOWNLOAD 

Sistem konverter DC ke AC disebut juga inverter. Tegangan keluaran inverter dapat berupa 1 fasa atau tiga fasa. karena menggunakan semikonduktor yang dioperasikan sebagai saklar, maka tegangan keluaran inverter berupa tegangan AC terbentuk pulsa persegi. Terdapat dua metode untuk membangkitkan keluaran inverter, yaitu terbentuk persegi dan modulasi lebar pulsa (pulse widht modulation/PWM). Tegangan berupa pulsa tersebut selanjutnya difilter sehingga berubah menjadi sinusoida. Pada bab ini dibahas pula desain sederhana filter induktor-kapasitor untuk menapis gelombang persegi maupun PWM.

DOWNLOAD

Sistem konverter DC ke DC berfungsi mengolah suatu sistem DC menjadi sistem DC yang lain, misalnya menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan input. Tiga jenis konverter DC dibahan dalam bab ini meliputi: Buck, Boots, dan Buck Boots. Ketiganya dibahas dalam mode operasi kontinyu (Continuous Conduction Mode/CCM) dan mode diskontinyu (Discontinuous Conduction Mode/DCM). Pembahasan mencakup sistem rangkaian, cara kerja, analisis untuk menghitung tegangan output, riak gelombang dan nilai komponen utama (induktor dan kapasitor).

DOWNLOAD

Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan keluaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur atau dikendalikan. Komponen semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroprasi sebagai saklar, pengubah, dan pengatur.

Jenis sumber tegangan masukan untuk mencatu rangkaian konverter dapat digunakan tegangan bolak-balik satu fasa maupun tiga fasa. Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak balik satu fasa, sedangkan konverter tiga fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik tiga fasa. 

Berbeda dengan penyearah daya, dalam rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah gelombang penuh (fullwave), dan semikonverter. Pembebanan pada rangkaian penyearah terkendali juga dipasang beban resistif atau beban resistif-induktif. Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang dapat diatur, digunakan penyearah terkendali, dimana fungsi dioda digantikan oleh SCR pengatur fasa (fasa controlled SCR).

DOWNLOAD

Power supplay konvensional merupakan rangkaian penyearah yang sederhana dengan efisiensi yang rendah (<50%). Terdiri atas bagian-bagian trafo step down, penyearah (dioda), low pass filter (LPF), regulator dan beban.

Penyearah adalah suatu rangkaian yang mengubah sistem tegangan arus bolak-balik menjadi sistem tegangan searah. Konverter ini terdiri dari rangkaian dioda untuk mengubah sinyal arus bolak balik menjadi sinyal arus searah, dan transformator untuk mendapatkan tegangan yang sesuai dengan tegangan beban.

Penyearah tak terkendali adalah sistem penyearah yang keseluruhan saklar semikonduktornya menggunakan dioda. Penamaan “tak terkendali” sesuai dengan sifat dioda, yaitu jenis saklar semikonduktor yang tidak bisa dikontrol.

Ada 3 macam penyearah yang tak bisa dikendalikan yaitu:

DOWNLOAD

Pemakaian bahan semikonduktor semakin luas dalam sistem tenaga listrik, baik sebagai perangkat konversi tenaga listrik maupun sebagai perangkat pengatur otomatis. Hal ini seiring dengan perkembangan teknologi semikonduktor, khususnya thyristor sehingga komponen ini mampu memodulasi daya dengan range yang sangat lebar. Thyristor atau silicon controlled rectifier (SCR), diciptakan pertama kali oleh Bell Laboratories di U.S.A. 1957 dan diperkenalkan dipasaran pertama kali oleh General Electric Company pada tahun itu juga. Dan secara komersial mulai dipergunakan pada tahun 1960. 

Dari keluarga komponen thyristor, SCR, dan TRIAC adalah komponen yang biasa dipergunakan pada rangkaian daya, sedang komponen lainnya, seperti DIAC, LASCR, SCS, SBS dan lain-lainnya merupakan komponen rangkaian penyulut untuk mengkonduksikan SCR yang memerlukan arus penyulut besar, apabila komponen-komponen ini dipergunakan sebagai osilator relaksasi.

Kehadiran thyristor bagi dunia industry sangat menguntungkan terutama dalam segi ekonomi, reliabilitas dan pemakaian ruang. Thyristor itu sendiri dapat menggantikan perangkat industry seperti:

Seiring dengan itu, berkembang pula pengetahuan elektroteknik yang menggunakan bahan semikonduktor daya dalam melakukan tenaga listrik untuk disesuaikan dengan kebutuhan beban. Pengetahuan yang membahas masalah ini dikenal dengan nama Elektronika Daya.

DOWNLOAD