52
Untuk mengetahui kemana transformator cadangan akan dihubungkan, sub-sistem fault handler membutuhkan masukan berupa kondisi transformator onoff dari
transformator bank. Proses-proses yang dilalui oleh sistem sebagaimana dijelaskan diatas beserta
sub-bagian yang bertanggung jawab pada setiap proses tersebut ditampilkan dalam sebuah diagram alir pada Gambar 4.2.
4.2 Transformator Bank
Transformator bank berfungsi menghubungkan tiga unit transformator satu fasa untuk membentuk transformator tiga fasa.Hubungan tiga fasa yang digunakan
pada kondisi normal yaitu hubungan delta-delta, dimana setiap belitan dari sisi primer dan sekunder transformator satu fasa dihubungkan dengan relay seperti yang
ditampilkan pada Gambar 4.3. Relay akanenergize jika supply dari catu daya +5 V. Kondisi transformator
berlogikalow jika switch ke on dan relay telah energize, sehingga transformator terhubung ke sistem on. Sedangkan kondisi transformator berlogika high jika switch
keoffdan relay tidak energize. Dengan menggunakan transformator yang rusak pada salah satu transformator hubungan delta-delta, maka perlu dilakukan pengukuran
pada masing-masing transformator untuk mengetahui transformator mana yang mengalami kerusakan. Setelah diketahui transformator yang rusak, misal T1, maka
tekan switch 1 pada posisi off sehingga kondisi transformator tersebut akan berlogika high dan menjadi masukan fault detector.
Universitas Sumatera Utara
53
Gambar 4.3 Rangkaian Skematik Transformator Bank
T3
T2
T1
Universitas Sumatera Utara
54
4.3. Over-Current Sensor
Sensor arus lebih over-currentsensor berfungsi untuk mengindikasikan arus yang melebihi nilai tertentu nilai setting pada salah satu atau lebih line antara
transformator dan beban. Keluaran dari sub-sistem ini akan bernilai high apabila arus yang melalui line melebihi setting yang telah ditetapkan, dan bernilai low apabila arus
yang melalui line kurang dari setting yang telah ditetapkan. Untuk melaksanakan fungsi ini, sub-sistem over-current sensor dibagi menjadi dua sub-sistem yang lebih
kecil yaitu current sensor dan komparator. Sub-sistem current sensor berfungsi mengukur arus yang melalui line dan mengubahnya menjadi tegangan, sementara
sub-sistem komparator berfungsi membandingkan hasil pengukuran current sensor dengan nilai tertentu yang dapat diatur setting.Gambar 4.4 menampilkan rangkaian
skematik dari current sensor yang dirancang. Current sensor melakukan pengukuran dengan melewatkan arus line
pada sebuah resistor 1 Ω. Tegangan jatuh yang timbul pada resistor ini kemudian dibaca oleh penguat instrumentasi instrumentation
amplifier. Penguat instrumentasi digunakan karena memiliki CMRR yang tinggi.Penguat jenis ini membutuhkan tiga op-amp, dimana dua op-amp dikiri
berfungsi sebagai buffer sedangkan satu op-amp disebelah kanan berfungsi sebagai penguat differensial.Adapun nilai penguatan dari penguat instrumentasi dapat diubah
dengan mudah hanya dengan merubah nilai resistansi satu resistor saja yaitu R
G
sesuai dengan Persamaan 4.1. β
= 1 + R
1
.R
2
4.1 R
G
Universitas Sumatera Utara
55
Gambar 4.4 Rangkaian Skematik Current Sensor
Universitas Sumatera Utara
56
Pada rancangan tugas akhir ini, arus yang melewati line dibatasi sebesar 350 mA sesuai dengan rating transformator yang digunakan.Adapun keluaran
maksimum yang diharapkan dari current sensor adalah sebesar 5 V agar sesuai dengan level tegangan TTL. Dengan ketentuan tersebut dirancang penguat
instrumentasi dengan penguatan sebesar, β
= 5 350 mA ≈ 15
4.2 Untuk menghasilkan penguatan sebesar 15, maka digunakan resistor yaitu
R1 = 3300 Ω dan R2 = 470 Ω β
1
= 1 + 3300x3300 = 15
4.3 470
IC op-amp yang digunakan sendiri adalah tipe LM324 karena didalamnya terdapat 4 buah op-amp sehingga untuk membangun sebuah penguat instrumentasi
hanya membutuhkan satu IC.Keluaran dari penguat instrumentasi ini masih dalam bentuk
sinusoidal sehingga
perlu disearahkan
menggunakan precision
rectifier.Precision rectifier digunakan agar tegangan yang keluar dari rectifier tidak berkurang akibat tegangan jatuh pada dioda.Tegangan keluaran dari precision
rectifier ini kemudian diratakan menggunakan kapasitor. Tegangan yang telah diratakan pada kapasitor inilah yang kemudian
dibandingkan dengan tegangan setting oleh komparator.Gambar 4.5 menampilkan rangkaian skematik dari sub-sistem komparator. Keluaran komparator akan bernilai
rendah low apabila tegangan hasil pengukuran dari current sensor lebih kecil dari tegangan setting, dan bernilai tinggi high apabila tegangan hasil pengukuran bernilai
Universitas Sumatera Utara
57
lebih tinggi dari tegangan setting. Keluaran dari komparator ini telah disesuaikan dengan level tegangan logika TTL yaitu 5 V.
Gambar 4.5 Rangkaian Skematik Komparator Tegangan setting diperoleh menggunakan sebuah pembagi tegangan voltage
divider dengan resistor R
V1
menggunakan tipe variabel resistor dengan nilai maksimum, sehingga diperoleh rentang tegangan yang diperoleh yaitu
V
MIN
= 0 x 5 V = 0 V
4.4 10k + 10k
V
MAX
= 10k x 5 V = 2,5 V
4.5 10k + 10k
Universitas Sumatera Utara
58
Agar proses setting dapat dilakukan dengan mudah, maka nilai tegangan setting ini perlu ditampilkan pada sebuah panel meter. Untuk dapat ditampilkan pada
panel meter, maka tegangan ini terlebih dahulu perlu disangga buffer menggunakan sebuah op-amp yang disusun dalam konfigurasi non-inverting amplifier. Mengingat
tegangan setting maksimum dari voltage divider adalah sebesar 2.5 V sedangkan panel meter yang tersedia adalah yang berukuran lebih besar 15 V, maka tegangan
ini akan dikuatkan sebesar 4 kali sehingga tegangan setting maksimum yang terbaca pada panel meter menjadi 10 V. Untuk memperoleh penguatan sebesar 4 kali ini
digunakan resistor R6 dan R7 menurut Persamaan 4.6. β
2
= 1 + R
6
R
7
4.6 β
2
= 1 + 10k 3300 = 4 4.7
Tegangan yang dihasilkan oleh op-amp masih belum mampu menggerakkan kumparan pada panel meter sehingga perlu ditambahkan buffer arus menggunakan
transistor yang disusun secara emitor follower.Faktor penguatan total apabila tegangan setting dilihat dari panel meter menjadi 60 kali.
β
T
= β
1
x β
2
4.8 β
T
= 15 x 4 = 60 4.9
Adapun maksud dari faktor penguatan ini adalah, mengatur setting pada arus 100 mA, maka tegangan setting harus diatur melalui potensiometer sehingga panel
meter menunjuk angka 100mA X 60 = 6 V. Begitu pula untuk mengatur setting pada arus 150 mA, maka tegangan setting harus diatur sehingga panel meter menunjuk
angka 150mA X 60 = 9 V.
Universitas Sumatera Utara
59
4.4. Fault Detector
