Tuesday, August 20, 2019

Uninterruptible Power Supply (UPS)

Pengertian UPS

Uninterrutible Power Supplies (UPS) yang juga dikenal dengan istilah “uninterruptible power source” adalah perangkat ektronik yang mampu menyediakan cadangan listrik sementara ketika arus listrik utama terputus. UPS mampu memberikan perlindungan hampir seketika saat terjadi pemutusan sumber listrik. Perangkat UPS ini dapat digunakan untuk melindungi segala jenis alat elektronik yang sensitif terhadap ketidakstabilan arus dan tegangan listrik.

Penyimpangan daya seperti adanya gangguan listrik dapat menyebabkan dampak yang parah pada beban yang sensitif atau penting dalam sistem kelistrikan. Sistem Uninterruptible power supplies atau disingkat UPS dapat diandalkan dalam mengalirkan daya ke beban yang sensitif tanpa terputus dan memiliki kualitas daya yang tinggi sehingga dampak tersebut dapat dikurangi. Selama gangguan listrik terjadi, UPS menyediakan daya cadangan menjaga sistem peralatan listrik pada beban untuk tetap berjalan dalam waktu yang cukup lama, sehingga sistem peralatan listrik pada beban tersebut dapat dimatikan secara normal. Sistem UPS secara khusus diperlukan di tempat – tempat di mana energi listrik sering terjadi pemadaman (Adel Nasiri, 2011: 627).

Fungsi dan Cara Kerja UPS

1. Dapat memberikan energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya pada listrik utama.

2. Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera menghidupkan genset sebagai pengganti listrik utama.

3. Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera melakukan back up data dan mengamankan [[sistem operasi] (OS) dengan melakukan shutdown sesuai prosedur ketika listrik utama padam.

4. Mengamankan sistem komputer dari gangguan-gangguan listrik yang dapat mengganggu sistem komputer baik berupa kerusakan software, data maupun kerusakan hardware.

5. UPS secara otomatis dapat melakukan stabilisasi tegangan ketika terjadi perubahan tegangan pada input sehingga tegangan output yang digunakan oleh sistem komputer berupa tegangan Yang stabil.

6. UPS dapat melakukan diagnosa dan management terhadap dirinya sendiri sehingga memudahkan pengguna untuk mengantisipasi jika akan terjadi gangguan terhadap sistem.

7. User friendly dan mudah dalam installasi.

8. User dapat melakukan kontrol UPS melalui jaringan LAN dengan menambahkan beberapa accessories yang diperlukan.

9. Dapat diintegrasikan dengan jaringan internet.

10. Notifikasi jika terjadi kegagalan dengan melakukan setting software UPS management

Blok Diagaram UPS dan Cara kerjanya

Dalam UPS, sarana penyimpanan energi (Energy Storage), umumnya adalah baterai. Terdapat dua pengubah tegangan, yaitu penyearah (Rectifier) dan Inverter. Penyearah (Rectifier) merupakan pengubah tegangan masukan AC menjadi tegangan DC yang umumnya dapat menggunakan rangkaian catu daya DC. Catu daya DC tersebut bertugas mengisi energi listrik ke dalam baterai (Energy Storage). Sedangkan Inverter, memberikan fungsi menghasilkan tegangan keluaran berupa tegangan AC dari masukan sumber tegangan DC yang dihasilkan oleh baterai untuk penggunaan kebutuhan beban (Critical Load).

Blok filter diperlukan jika beban merupakan motor induksi AC. Saat pemadaman listrik terjadi, energi listrik yang tersimpan dari baterai (Energy Storage) memberikan energi ke beban (Critical Load) secara terus menerus sampai energi dari baterai melemah. Tingkat lama penggunaan UPS dalam mensuplai energi ke beban tergantung dari ukuran kapasitas baterai yang digunakan.

Komponen – Komponen UPS

1. Catu Daya DC (Rectifier)

Sumber masukan catu daya DC memiliki tegangan yang relatif tinggi, digunakanlah sebuah transformator step-down dengan rasio lilitan yang sesuai untuk mengkonversi ke tegangan rendah. Keluaran AC darisisi sekunder transformator kemudian disearahkan dengan menggunakan dioda-dioda penyearah (rectifier), menghasilkan output DC yang masih kasar (DC berdenyut). Output ini kemudian dihaluskan dengan kapasitor yang dirangkai sedemikian rupa dan kemudian difilter sebelum disalurkan ke sebuah rangkaian yang akan mengatur/menstabilkan tegangan agar output ini tetap berada dalam keadaan yang relatif konstan dan teratur.

2. Baterai

Baterai aki atau bisa disebut dengan aki adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Fungsi Aki adalah seebagai alat untuk menghimpun tenaga listrik (dipakai pada mesin mobil dsb), penghasil dan penyimpan daya listrik hasil reaksi kimia, dan peranti untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga kimiaatau sebaliknya.

Menurut Aslimeri (2008: 37) Baterai aki atau accumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah didalam 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 didalam sel

2.1 Prinsip Kerja Baterai Secara Umum

a. Proses discharge pada sel berlangsung menurut skema Gambar 2.10(a). Bila sel dihubungkan dengan beban, maka elektron mengalir dari anoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda.

b. Pada proses pengisian menurut skema Gambar 2.10(b), adalah bila sel dihubungkan dengan catu daya maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negative menjadi katoda dan proses kimia yang terjadi adalah sebagai berikut :

1. Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda melalui power suplai ke katoda.

2. Ion-ion negatif mengalir dari katoda ke anoda.

3. Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda.

Jadi reaksi kimia pada saat pengisian (charging) adalah kebalikan dari saat pengosongan (discharging) (Aslimeri.dkk, 2008: 37-38).

3. Inverter

Inverter adalah rangkaian listrik yang digunakan untuk mengubah tegangan searah (DC) menjadi tegangan bolak-balik (AC) (A.E. Fitzgerald, 1985: 394). Inverter sebagai pengubah DC ke AC, pada umumnya output yang dikeluarkan berupa satu fasa dan tiga fasa. Terdapat dua jenis inverter. Jenis inverter yang inputnya adalah sumber tegangan DC dikenal sebagai inverter VSI (voltage-source inverters), sedangkan jenis inverter yang inputnya adalah sumber arus DC dikenal sebagai inverter CSI (currentsource inverters). Pada prakteknya, inverter yang lebih sering digunakan adalah VSI, sedangkan CSI penggunaannya terbatas pada kontrol motor AC dengan daya yang sangat besar (Attila Karpati, 2002: 200).

3.1 Prinsip Kerja Inverter

Prinsip kerja inverter secara sederhana dapat dijelaskan dengan menggunakan saklar mekanik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13 dibawah ini.

Bila kedudukan S1 dan S2 pada A, beban L mendapat tegangan positif, dan sebaliknya jika S1 dan S2 pada B, beban L mendapat tegangan positif dari arah yang berlainan. Dengan demikian jika pemindahan saklar S1 dan S2 secara bergantian akan menghasilkan tegangan bolak-balik, dengan amplitudo ditentukan oleh besarnya sumber, frekuensi ditentukan oleh perpindahan saklar.

Bentuk gelombang tegangan keluaran inverter ideal adalah sinusoidal. Namun dalam prakteknya bentuk gelombang keluaran inverter tidak sinusoidal dan mengandung harmonisa. Seiring dengan dinamika perkembangan teknologi dalam elektronika daya, sering dilakukan penelitian-penelitian untuk memperbaiki kualitas daya yang dihasilkan oleh inverter. Salah satunya adalah dengan menggunakan teknik pensaklaran dengan sinyal PWM (Pulse Width Modulation).

Macam – Macam UPS

1. UPS Off-Line

Pada UPS Off-Line rectifier dan inverter berada dalam satu unit. Dalam keadaan gangguan, switch akan berpindah sehingga suplai daya dari suplai utama terblok. Akibatnya akan mengalir arus DC dari baterai menuju inverter.

Prinsip Kerja UPS Off-Line:

- Pada saat UPS mendapat supply dari sumber listrik utama, output UPS langsung dari sumber listrik utama.

- Pada saat sumber listrik utama mati atau diluar range yang telah ditentukan UPS bekerja dari inverter (Pengubah listrik DC dari Battere menjadi Listrik AC 220).

- Perpindahan dari supply listrik ke supply batere tersebut terdapat waktu pindah (transfer time) +/- 2ms - 4ms yang dapat mengakibatkan komputer restart, hal ini jarang terjadi tetapi masih ada resiko komputer restart

Diagram Blok UPS Off-Line

2. UPS On-Line

Pada UPS jenis ini terdapat 1 rectifier dan 1 inverter yang terpisah. Dalam keadaan gangguan, suplai daya ke rectifier akan diblok sehingga akan ada arus DC dari baterai ke inverter yang kemudian diubah menjadi AC.

Prinsip Kerja UPS On-line

- UPS akan bekerja selalu dari inverter baik UPS bekerja dari sumber listrik utama maupun sumber listrik utama mati (UPS bekerja dari battere).

- Pada system online ini pada umumnya terdapat converter AC to DC sebagai pengganti batere pada saat UPS bekerja dari sumber listrik utama. Jadi perpindahan itu terjadi dari converter ke batere atau sebaliknya.

- Inverternya tetap bekerja untuk mensupplay tegangan AC 220 pada output UPS. Sehingga tidak ada transfer time pada saat perpindahan dari sumber listik utama ke batere atau sebaliknya.

Diagram Blok UPS On-Line