Review Jurnal Pembuatan Inverter untuk Air conditioner

Review Jurnal

Judul                     : Pembuatan Inverter untuk Air conditioner

Jurnal                         : Teknik Elektro

Volume & Halaman : Vol. 5 No.2

Tahun                         : 2013

Penulis                       : Ibnu Syukron 

Reviewer                    : Charles panjaitan, charlespanjaitan9@gmail.com

(Mahasiswa Jurusan Teknik elektro Universitas Gunadarma)

Abstrak

Air conditioner memerlukan tegangan input ac maka di butuhkan rangkaian inverter converter pengubah DC ke AC. Daya yang di butuhkan pada air conditioner adalah sebesar 350 watt. Dalam rangkaian inverter ini hanya mampu menghasilkan output daya 300 watt. Dalam perinsinya rangkaian inverter ini bekerja sebagai inverter 1 fasa dengan mengunkan multivibrator astabil berbentuk gelombang kotak output menggunakan IC CD4047BC dan MOSFET IRZ44N sebagai pensaklar serta input DC dari batrai aki.

1.     Pendahuluan

Penggunan energy listrik dalam kehidupan semakin meningkat. Peningkatan tersebut akibat kebutuan primer dan sekunder dalam aktifitas manusia baik rumah tangga, usaha industry dan hal lain yang membutuhkan listrik. Salah satu dari alat dari kebutuhan tersebut adalah air conditioner atau biasa dikenal AC.di daerah tropis ac merupakan kebutuuhan penting bagi manusia .

Dalam penggunaan air conditioner daya listrik yang di gunakan cukup besar.hal tersebut menjadi masalah penting mengingat penggunaan energy listrik semakin meningkat.maka untuk megatasi masalah tersebut diperlukan cara yang dapat menguragi rugi daya listrik pada penggunaan air conditioner salah satunya adalah dengan menggunakan inverter.

2.     Pembahasan

A.    Dasar inverter

inverter atau converter dc ke ac adalah alat pengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik serta dapat diatur besar frekuensinya. Inverter terdiri dari 2 rangkaian penting yaitu rangkaian converter dan rangkaian inverter. Pada rangkaian coverter daya komerisal di ubah menjadi dc serta menghilangkan rippel  dan di teruskan ke rangkaian inverter yang bertugas mengubah tegangan dc menjadi ac yang frekuensinya dapat di ubah.

Gambar 1. Prinsipkerja inverter 1 fasa

Pada gambar 1 merupakan inverter 1 fasa degan 4 sistem pensaklar banyak digunakan dalam pengaturan perangkat daya tinggi, tegangan output inverter jembatan penuh dua kali lipat dari inverter setengah jembatan.

Prinsip kerjanya adalah mengubah arah arus pada beban melalui titik A dan B . pada siklus pertama arah arus megalir dari titik A ke B. dan pada siklus kedua arah arus megalir dari titik B ke A. hal tersebut terjadi karena perubahan kondisi saklar secara bergantian dalam frekuensi yang di tentukan. seperti pada siklus pertama saklar yang ON (saklar tertutup) adalah S1 dan S4, Sedangkan S2 dan S3 OFF(saklar terbuka)  sehingga arus mengalir dari titik A ke titik B. begitupun sebaliknya jika S1 dan S4 OFF sedangkan S2 dan S3 ON maka arys mengalir dari titik B ke A. sehingga akan membentuk gelombang berikut.

Gambar 2 gelombang tegangan AC

B.    Multivibrator

Multivibrator pada inverter berfungsi sebagai rangkaian penyulut pada komponen pensaklar seperti transistor, mosffet dan komponen lainya. Multivibrator digolongkan dalam tiga kategori utama yaitu multivibrator bistabil, multivibrator monostabil, dan multivibrator astabil.

1)     Multivibrator astabil.

Rangkaian Astabil atau biasa disebut dengan relaxation oscillator merupakan salah satu jenis multivibrator yang berguncang bebas (free running) dan tersulut (triggering). Pada rangkaian astabil waktu aktif dari setiap komponen penguat bergantung pada waktu pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian. Pembuatan rangkaian Astabil dapat mengunakan Transistor, Thyrristor, UJT atau dengan IC 555. Gambar berikut merupakan multivibrator dengan transistor.

Gambar 3 Rangkaian multivibrator astabil

Output pada multivibrator dengan transistor tersebut berbentuk gelombang pulsa yang frekuensinya tegantung dari nilai resistor dan kapasitor yang di gunakan.

2)     IC Multivibrator

IC (integrated Circuit) terdiri dari gabungan diode, resistor, kapasitor dan transistor. terbuat dari bahan semikonduktor yang tergabung dalam bentuk chip. Pada inverter ini mengunakan IC CD4047BC yang memiliki keunggulan seperti, konsumsi daya yang rendah, dapat digunakan dalam dua mode yaitu monostabil (one shoot) dan astabil (free-running), IC dapat membangkitkan dua gelombang kotak dengan daya rendah dan dalam mode astabil mempunyai frekuensi keluaran yang baik serta cukup stabil. serta hanya menggunakan dua buah komponen luar R dan C, sehingga lebih praktis. Bentuk susunan pin IC CD4047BC dapat di lihat seperti berikut:

Gambar 4 susunan PI IC CD4047BC

Diagram Blok pada IC CD4047BC adalah sebagai berikut:

Gambar 5 Blok diagram IC D4047BC

Untuk penjelasanya dapat di lihat pada table 1.

TABEL 1

Fungsi pin IC CD4047BC

Dari table tersebut maka persamaan untuk mencari frekuensi gelombang keluarannya adalah kebalikan dari priode seperti persamman berikut:

F= 1/T

Dengan T= priode(dt) dan F= Frekuensi (Hz)

Selain menggunakan IC CD4047BC dapat juga menggunakan IC AN7810 yang merupakan IC regulator tegangan yang menurunkan dari 6v-12v menjadi 5v dengan cara memotong tegangan tersebut menjdi gelombang pulsa. Bentuk fisik IC AN7810 adalah seperti berikut:

Gambar 6. IC AN7810

C.    Perencanaan Rangkaian alat

inverter atau converter dc ke ac merupakan alat pengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik serta dapat diatur besar frekuensinya. Dalam perencanaan rangkaian ini input di ambil dari supplay tegangan 12 V DC. Untuk bagan umum pembutan inverter dapat di lihat pada gambar 7.

D.    Langkah kerja

untuk pengujian menggunakan instrument sebagai cara fisis untuk menentukan besarn atau variable.

Gambar 7. Skema rangkaian inverter

Untuk metode pengumpulan data adalah dengan pengukuran data yang di ambil pada proses pengujian rangkain inverter.

1)     Pengujian dan pengukuran pada rangkain multivibrator

Mulltivibrator menggunkan ic CD4047BC. Pada rangkaian multivibrator ini pengujian di lakukan dengan cara mengaktifkan rangkaian dan memeriksa apakah rangkaian bekerja dengan baik dengan hasil output gelombang kotak atau tidak.

2)     Pengujian dan pengukuran pada tegangan inverter

Pengujian dan pengukuran tegangan berfungsi untuk mengetahui tegangan yang di hasilkan oleh inverter tersebut. Pengujian tersebut dilakukan dengan 2 kondisi yaitu dengan beban dan tanpa beban.

TABEL 2

Komponen Inverter

3)     Pengujian dan pengukuran frekuensi

Perencanaan frekuensi adalah 50-60 dalam Pengujian dan pengukuran frekuensi inverter berfungs untuk mengetahui berapa besar frekuensi yang dapat dihasilkan oleh inverter dan apakah sudah sesuai dengan yang di rencanakan.

4)     Pengujian dan pengukuran bentuk gelombang Keluaran

Dalam pengujian dan pengukuran bentuk gelombang ini terbagi menjadi tiga sebagai berikut :

·       Bentuk gelombang keluaran rangkaian multivibrator

·       Bentuk gelombang keluaran MOSFET IRZ44N

·       Bentuk gelombang output inverter

E.     Instrumen Alat Ukur

Alat atau perangkat yang digunakan saat pengambilan data dalam suatu pengujian . Alat pengambil data garis mendapat perlakuan cermat. Alat atau perangkat pengambil data berupa alat-alat ukur yang terdiri atas :

1)      Multimeter Analog

Merk : SANWA

Batas ukur tegangan AC : 750V

Batas ukur tegangan DC :1000V

2)     Multimeter Digital

Merk : HIOKI

Sensitivitas : 50KΩ/V

Batas ukur tegangan : 0,001mV – 1000V

Batas ukur arus DC : 0,00uA – 10A

3)     Oscilloscope

Merk : LEADER

Batas ukur frekuensi : 20MHz

F.     Hasil Pengujian

1)     Cara Pengukuran Tegangan pada IC Multivibrator dengan mengukur tegangan pada pin-pin IC CD4047BCmenggunakan multimeter. Langkah-langkah pengukurannya sebagai berikut:

·       Menghubungkan rangkaian pada sumber aki 12 volt.

·       Menghubungkan bagian negatif multimeter dengan ground dan bagian positif pada satu persatu pin ICCD4047BC.

·       Mengukur tegangan yang keluar dari setiap pin IC menggunakan multimeter.

Data hasil pengukuran ditunjukkan dalam Tabel III.

2)     Pengukuran Tegangan Keluaran Inverter Tanpa Beban Dan Berbeban

Untuk pengukuran tanpa beban dapat dilihat pada gambar 8 .Pengukuran tegangan keluaran inverter tanpa beban berfungsi untuk mengetahui tegangan keluaran yang dihasilkan inverter saat tidak diberi beban. Pertama batas ukur di posisikan pada AC Volts dengan range 250V. Setelah itu probe merah di sambungkan dengan salah satu keluaran dari inverter, kemudian probe hitam juga di sambungkan dengan salah satu keluaran lainnya dari inverter. Kemudian amati

Sedangkan untuk dengan beban dapat dilihat pada gambar 9 pengujian dan pengukuran tegangan keluaran inverter saat diberi beban bertujuan untuk mengetahui tegangan inverter saat diberi beban dengan daya beban yang sudah ditentukan. Caranya dengan menghubungkan multimeter yakni probe merah dan probe hitam ke masingmasing output inverter yang telah di beri beban yakni kipas sebagai simulasi dari Air Conditioner (AC). Lalu batas ukur di posisikan pada AC volts dengan range 250V pada kondisi inverter on.

Untuk Hasil pengujian tanpa beban disajikan pada Tabel IV. Tabel V menunjukan hasil pengujian berbeban.

3)     Pengukuran Frekuensi

Pengukuran frekuensi dapat di lihat pada gambar 7. Dengan menggunakan multi meter digital kaki probe di hubungkan secara pararel pada output rangkaian inverter.

TABEL 3

Hasil pengukuran tegagan pada tiap kaki IC CD4047BC

Gambar 8. Rangkaian kaki uji tana beban

Hasil data dari pengukuran frekuensi sebesar 56,1 Hz

TABEL 4

Hasil pengukuran teganan tanpa beban

Gambar 9. Rangkain ketika di uji tegangan tanpa beban

TABEL 5

Hasil pengukuran dengan beban

Gambar 10. Rangkain ketika di uji keluaran frekuensi

4)      Pengukuran bentuk gelombang pada rangkaian multivibrator

Hasil pengukuran pada gambar 11. pengukuran gelombang menggunakan osiloscop dengan probe di hubungkan pada output rangkaian sebelum masuk ke trasfomator.

Gambar 11. Gelombang Keluaran rangkaian MUltivibrator

Keterangan:

Probe 1                              probe 2

Volt/div:5volt                   volt/div:5v

Time/div: 5ms                  time/div:5ms

Dari gambar 11 hasil gelombang maka dapat di cari nilai frekuensi melalui perhitungan berikut:

F=1/t F=1/3,8 x 5ms =52 Hz

5)     Pengukuran gelombang keluaran MOSFET IRZ44N

Pada pengukuran ini. Titik pengukuran diambil pada kaki base Mosfet dan grond pada rangkaian. Untuk keluaran gelombang dapat di lihat pada gambar 12

6) Pengukuran gelombang keluaran inverter

Pada pengukuran ini. Titik pengukuran pada sisi sekunder trasfomator hasil gelombang dapt di lihat pda gambar 13

Gambar 12. Output sinya Mosfet

Keterangan:

Probe 1                              probe 2

Volt/div:1v                       volt/div:5ms

Time/div:5ms                   time/div:5ms

Gambar 13. Output sinyal inverter

Frekuensi untuk gelombang gambar 13 adalah F= 1/ 3,8x5ms =52Hz

Untuk tegangan = amplitude x Volt/div x pegkalian pada probe =5,5 x5 x 10 = 275v

G.    Pembahasan hasil akhir

Dari hasil pengujian rangkaian inverter . hasil perhitungan secara teori dengan pengujian cukup berbeda hal tersebut akibat toleransi dara rangkaian tersebut. Tetapi perbandingan tersebut tidak terlalu jauh.berikut pembahasan untuk setiap rangkaian inverter:

1)      Rangkaian Multivibrator

Rangkaian ini berfungsi untuk penyulut pada mosfet. Bentuk gelombang output pada rangkaian ini berbentuk pulsa sehingga sesuai dengan yag diinginkan dan rangkaian bekerja baik.

2)     Tegangan Keluaran inverter

Tegangan pada pengujian output tegangan berbeda antara tanpa beban dan dengan beban pengujian tersebut didapatkan tegangan sebesar 225,6v ketika tidak berbeban. Sementara ketika diberi beban kipas, tegangan menjadi drop atau mengalami penurunan menjadi 207,6v. Hal ini disebabkan karena penambahan daya beban dan rugi-rugi dari transformator sehingga mengurangi besar arus yang dihasilkan.

3)     Frekuensi

Untuk frakuensi Pengujian dan pengukuran frekuensi dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui nilai frekuensi yang dikeluarkan inverter. Dari data hasil pengukuran didapatkan sebesar 56,1. Frekuensi tersebut sudah masuk kedalam perencanaan pembuatan inverter di awal yakni 50-60Hz.

4)     Bentuk gelombang keluaran

Pada pengujian bentuk gelombang yang dihasilkan pada bagian keluaran inverter berbentuk kotak semi sinus. Hal ini menandakan bahwa proses pengubahan DC menjadi AC berjalan dengan baik karena bentuk gelombang yang dihasilkan berbentuk gelombang AC. Namun demikian, bentuk gelombang yang terbentuk tidak sempurna, hal ini disebabkan karena bentuk gelombang rangkaian multivibrator berbentuk gelombang AC yang tidak simetris.

A.    Kesimpulan

1.     Reangkaian inverter ini meghasilkan tegangan output 225,1 VAC dan frekuensi 52,1 Hz  dengan input 12VDC.

2.     Inverter ini tidak dapat di apikasikan pada air conditioner karena daya rangkaian inverter ini 300 watt sedangkan untuk air conditioner 380 watt.

3.     Tegangan pada masing beban mengalami penurunan akibat penurunan pada sumber aki.

4.     Hasil perhitungan secara teori terhadap hasil pengujian terdapat perbedaan akiba toleransi dari alat serta komponen yang di gunakan.  

B.    Saran

1.     Untuk meningkatan kapasitas daya output yang di hasilkan maka perlu ada penggantian komponen dan trafo yang dapat di lewati arus besar serta aki yang dapat megalirkan arus besar.

2.     Untuk mengurangi rugi maka perlu di tiadakan trafo step up.

3.     Penentuan rangkaian inverter harus sesuai dengan daya output yang diinginkan maka penting dalam menganalisa rangkain sebelum digunakan.

Daftar Pustaka

Syukron ,Ibnu.(2013).”Pembuatan Inverter Untuk Air Conditioner”. Universitas Neggeri Semarang.