## UPS ( UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ) 1000 WATT

## BERBASIS PANEL SURYA
Try Edo Saputra 1) , Yosi Apriani 2*) , Muhammad Hurairah 3)
email Co Author : yosi_apriani@um-palembang.ac.id* 2 )
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang 2 Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Palembang 1&3

## ABSTRAK
Seiring  berkembangnya  teknologi,  kebutuhan  manusia makin  hari  makin  meningkat contohnya  kebutuhan penggunaan energi listrik banyak menggunakan  peralatan-peralatan  elektronik yang canggih dan praktis. Meningkatnya  konsumsi energi listrik maka dari pihak PLN tidak  mampu memenuhi  pasokan  listrik.  Hal  tersebut  mengakibatkan  pihak  PLN  melakukan  tindakan  pemadaman listrik  secara  bergilir  karena  kapasitas  beban  sudah  melebihi  kapasitas  yang  sudah  ditentukan. Mengantisipasi  pemadaman  listrik  bergilir  dibutuhkanlah  pemasok  daya  cadangan  untuk  menjaga pasokan  energi  listrik  menjadi  stabil  dengan  menggunakan  sistem  UPS  ( Uninterruptible  Power Supply) . UPS adalah peralatan listrik yang dapat memberikan daya cadangan saat daya utama terputus/padam dan berfungsi  untuk  melindungi/memproteksi  peralatan  elektronik dari  berbagai  kerusakan. Tujuan dari penelitian ini untuk membandingkan  sumber  dari  PLN  dan sumber  dari  baterai  yang  di- backup oleh  inverter.  Maka  metode  penelitian  ini  didapatkan  hasil tegangan sumber PLN sebesar 201 V dan hasil tegangan yang masuk ke baterai sebesar 12.55 V.
Kata Kunci : UPS, Baterai, PLN, Panel Surya, inverter

## I. PENDAHULUAN
Dari tahun ke tahun teknologi selalu berkembang maka kebutuhan manusia makin hari makin meningkat  contohnya  pada  kebutuhan  penggunaan  energi  listrik.  Kebutuhan  manusia  banyak menggunakan peralatan-peralatan elektronik yang canggih dan praktis. Meningkatnya konsumsi energi listrik maka dari pihak PLN sebagai penyedia listrik tidak bisa memenuhi kapasitas beban yang terlalu besar. Hal tersebut mengakibatkan pihak PLN melakukan tindakan pemadaman listrik secara bergilir karena kapasitas beban sudah melebihi kapasitas yang sudah ditentukan. (Bawotong et al., 2015)
Pemadaman  listrik  secara  bergilir  akan  memberikan  lonjakan  daya  listrik  yang  tiba-tiba sehingga  menyebabkan  kegagalan  perangkat  keras  internal  seperti  kerusakan  pada software atau hardware sehingga mengakibatkan peralatan komunikasi atau monitoring tidak bisa berfungsi dengan semestinya,  yang  artinya  akan  menyebabkan  kerugian  yang  cukup  besar,  baik  kerugian  karena  tidak dapat beroperasi maupun kerugian kerusakan peralatan (Najoan et al., 2017). Dari pernyataan tersebut, diperlukan sebuah alat yang dapat menyuplai daya listrik ke peralatan elektronik ketika sumber utama dari PLN padam secara tiba-tiba.
Cara  mengantisipasi  terjadinya  pemadaman  listrik  bergilir  dibutuhkanlah  pemasok  daya cadangan  untuk  menjaga  pasokan  energi  listrik  menjadi  stabil  dengan  menggunakan  sistem  UPS ( Uninterruptible Power Supply) . UPS adalah peralatan listrik yang dapat memberikan daya cadangan saat daya utama terputus/padam. UPS juga termasuk sebuah sistem yang berdiri sendiri tanpa sistem  suplay  dari  tenaga  listrik  PLN  dan  berfungsi  untuk  melindungi/mem proteksi peralatan elektronik dari berbagai kerusakan.
Daya  cadangan  UPS  bersumber  dari  DC  yang  disimpan  dalam  baterai.  Sistem  UPS  dapat dihubungkan  dengan  beban-beban  seperti  beban  lampu,  komputer,  kipas  angin  dan  lain  sebagainya.
Ketika  sumber  utama  energi  listrik  pada,  beban-beban  tersebut  tetap  mendapatkan  daya  listrik  dari UPS. Selama terputusnya sumber PLN maka UPS akan menyuplai kebutuhan daya beban. (Payung et al., 2020).
UPS  bekerja  diantara  peralatan  elektronik  dan  colokan  listrik.  Dari  colokan  listrik  akan mengubah dari arus AC menjadi DC lalu dialirkan ke baterai yang berada di UPS. Sehingga arus DC dari  baterai  akan  diubah  menjadi  arus  AC  oleh  inverter.  Baterai  akan  bekerja  untuk  menyimpan cadangan daya dan akan dipakai ketika energi utama listrik terputus/padam.
Pada  penelitian  ini    sistem  penelitian  dirancang  untuk  menjaga  suplai  beban  tanpa  terputus sehingga dapat menstabilkan energi terhadap peralatan elektronik seperti kipas angin dan lampu ketika saluran beban utama dari tegangan listrik PLN terputus.
Alat  ini  merupakan  suatu  sistem  yang  didesain  agar  komponen-komponen  pada  kipas  angin tidak  mengakibatkan  kegagalan  perangkat  keras  internal  yang  dapat  merusak  komponen  elektronik tersebut.  Yang  mana  diharapkan  dapat  memberikan  tegangan  regulasi  yang  baik  dan  mampu memberikan  arus  yang  cukup  untuk  beban,  maka  jika  terjadinya  pemadaman  listrik  secara  tiba-tiba, peralatan  elektronik  tersebut  masih  bisa digunakan  untuk  beberapa jam  kedepan  dan  dapat  membuat komponen-komponen dari elekletronik ini seperti software maupun hardware nya tidak mudah rusak.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Baterai
Baterai atau  yang  sering  disebut  dengan  Aki  adalah  sebuah  alat  yang  dapat  menyimpan  energi listrik dalam bentuk energi kimia. Baterai ini biasanya digunakan sebagai penyimpanan energi listrik saat  proses  terjadinya  pengisian  suatu  beban  dan  juga  berguna  sebagai  sumber  daya  untuk  seluruh sistem  kelistrikan  pada  peralatan  listrik,  Aki  terdiri  dari  beberapa  sel,  dalam  standar  internasional setiap satu sel memiliki tegangan sebesar 2 volt, sehingga aki 12 volt memiliki 6 sel dan aki 24 volt memiliki 12 sel. (Warjono & Suryono, 2015).

## 2.2. Inverter
Mengubah  arus  searah  (DC)  menjadi  arus  bolak  balik  (AC)  merupakan  fungsi  dari  inverter. Selain itu juga inverter berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 12 VDC menjadi 220 VAC yang setara  dengan  tegangan  pada  PLN.  Tegangan  AC  menghasilkan  bentuk  gelombang  persegi  dan perlunya filter pada pemakaian tertentu untuk menghasilkan bentuk gelombang sinusoida. Ada 2 cara dalam pengaturan besar tegangan. Pertama, dengan mengatur tegangan input DC dari luar tetapi lebar waktu penyaklaran tetap. Kedua, mengatur lebar waktu penyaklaran dengan tegangan input DC tetap (Haryanto, 2011).

## 2.3. Panel Surya
Menurut (Yusiana & Matalata, 2017) Matahari dapat memberikan manfaat untuk energi listrik yang berasal dari efek photovoltaic , efek photovoltaic ini terdiri dari susunan semi conductor s untuk menghasilkan  energi  listrik.  Namun  sayangnya  panel  surya  memiliki  kendala  seperti  memiliki  daya yang  kecil dan biaya pembelian yang relatif mahal. Untuk memaksimalkan kinerja dari system panel surya maka  diperlukan  sebuah  alat  tambahan  yang  dapat  membuat  panel  surya menghasilkan  daya listrik yang maksimal.

## 3. METODOLOGI
Perencanaan  ini  dimulai  dari  men desain dan  merancang  UPS  dengan  menggunakan  dua sumber  yaitu  PLN  dan  baterai.  UPS  akan  bekerja  secara  otomatis  saat  kondisi  PLN  padam,  dimana inverter akan menstabilkan kipas agin dan lampu agar peralatan eletronik tersebut tidak langsung mati saat  PLN  padam.  Fungsi  lain  dari  UPS  ini  juga  dapat  melakukan  pengecasan  pada handphone yang dikendalikan oleh charger . Sistem kerja akan dijelaskan dalam bentuk diagram flowchart alat dan alur kerja pada Gambar dibawah ini.

## Gambar 1. Alir Keseluruhan Kerja Alat
1. Tahapan Penelitian dan Pembuatan Alat
a. Tahapan pembuatan alat ini dimulai dari tahap merancang.
b. Rancang  bangun  ini  mempunyai  dua  alur  suplai  yaitu  PLN  dan  panel  surya.  PLN  merupakan sumber utama dari UPS. PLN akan masuk langsung ke relay dan beban jika PLN terputus suplai akan pindah ke inverter.
c. Sedangkan  panel  surya  merupakan  sumber  cadangan dari  UPS  saat  listrik  padam.  Panel  surya juga  merupakan  sumber  pengecasan  utama  baterai  yang  mengubah  energi  panas  dari  cahaya matahari menjadi energi listrik.
d. Dari  solar  cell  baterai  perlu  pengaturan  untuk  pengecasannya  yakni  memerlukan  SCC (solar charge controller), guna mengatur arus dan tegangan masuknya.
e. Setelah  dari  SCC  masuknya  arus  untuk  mengecas  baterai,  dimana  baterainya  berupa  arus  DC yang sudah terisi daya dari panel sehingga baterai tersebut mengalir langsung ke inverter tetapi baterai  tersebut  diatur  terlebih  dahulu  di  SCC  sehingga  inverter  dapat  mengubah  arus  baterai DC menjadi arus AC.
f. Sebelum  inverter  mengalir  ke  beban,  terlebih  dahulu  mengkoneksikan  ke  baterai  DC  yang biasanya memiliki keluaran sebeasar 12 VDC – 24 VDC maka inverter juga dapat mengecilkan arus  AC  menjadi  220  V  walaupun  tidak  ada  jala  PLN  sama  sekali  tetapi  inverter  ini  dapat menyuplai beban dengan baik.
g. Setelah  inverter  mengeluarkan  beban  berupa  arus  AC  maka  arus  tersebut  akan  mengalir  ke Sonoff,  dimana  sonoff  ini berfungsi  untuk  meng-  ON/OFF-kan  beban  secara  otomatis.  Fungsi lain dari sonoff ini dapat mendeteksi keluaran arus dan tegangan secara otomatis, hasil keluaran tersebut dapat dilihat di aplikasi e-welink .

## 4. Hasil dan Pembahasan

## 4.1. Data Pengisian Baterai
Pengisian beterai ini harus diuji dengan tegangan baterai maksimum sebesar 11 V tidak boleh dibawah 11 V karena akan mempercepat kerusakan pada baterai. Pada pengujian ini peneliti mengukur tegangan  keluaran  dan  arus  AC  dari  PLN  kemudian  mengukur  tegangan  keluaran  dan  arus  DC  dari baterai dengan waktu per10 menit.
Tabel 1 Hasil Keseluruhan Pengujian Pengisian Baterai

## Gambar 2 Grafik Tegangan AC dan DC saat Pengisian

## Gambar 3 Grafik  Arus AC dan DC saat Pengisian
Dari data pengujian diatas maka dapat terlihat pengisian baterai keseluruhan memakan waktu selama  1  jam  10  menit,  pada  arus  dan  tegangan  PLN  AC  disimpulkan  bahwa  semakin  baterai  terisi per10 menit maka arus dan tegangan tersebut semakin menurun. Ada beberapa faktor yang membuat arus  dan  tegangan  makin  menurun  yaitu  bisa  karena  UPS  jauh  dari  trafo  distribusi  PLN,  bisa  juga karena  padatnya penduduk dilingkungan pengujian yang mengakibatkan  banyaknya  pemakaian  listrik sehingga kualitas tegangan keluaran dari PLN menjadi buruk dan membuat pengisian baterai menjadi lambat.  Sedangkan  pada  arus  dan  tegangan  DC  dari  keluaran  baterai  dapat  disimpulkan  bahwa semakin  baterai  terisi  per10  menit  maka  arus  dan  tegangan  DC  dari  baterai  memperlihatkan  hasil kualitas yang bagus.

## 1. Data Pengosongan Beban
Pengosongan  beban  ini  menggunakan  2  percobaan  yaitu  kipas  angin  45  Watt  sebagai  beban induktif dan lampu pijar 40 Watt sebagai beban resistif.
Tabel 2 Hasil Keseluruhan Pengujian Pengosongan Beban Induktif (Kipas Angin 45 Watt)

## Gambar 4 Grafik Pengosongan Beban Induktif (Kipas Angin 45 Watt)
Dari data pengujian diatas terlihat bahwa percobaan ini dicoba dari baterai penuh sampai low dan hanya bisa dilakukan sampai 7 percobaan saja dalam waktu per10 menit. Pengukuran percobaan 1 sampai 7 didapatkan nilai yang makin menurun tiap percobaan, hal tersebut terjadi karena beban sudah terpakai  dan  akan  mengalami  penurunan.  Pengosongan  beban  pada  kipas  angin  ini  termasuk  normal dalam pemakaian baterainya dan menghemat energi. Dalam pengosongan beban induktif dengan kipas angin 45 Watt dilakukan pada pukul 11.44 WIB sampai dengan 12.54 WIB sehingga memakan waktu selama 1 jam 10 menit.
Tabel 3 Hasil Keseluruhan Pengujian Pengosongan Beban Resistif (LampuPijar40Watt)
Dari  data  pengujian  diatas  terlihat  bahwa  pengosongan  beban  pada  lampu  pijar  ini  termasuk tidak  hemat  energi,  per  Watt  pemakaiannya  rendah  karena  pada  pengujian  hanya  bisa  dilakukan sebanyak 6 percobaan saja. Dalam pengosongan beban resistif dengan lampu pijar 40 Watt dilakukan pada  pukul  14.30  WIB  sampai  dengan  15.44  WIB  sehingga  memakan  waktu  selama  54  menit,  pada percobaan  5  ke  percobaan  6  hanya  memakan  waktu  sebanyak  6  menit  saja  karena  pada  inverter memberikan  sinyal  kepada  UPS  kalau  baterai  yang  digunakan  sudah  lemah  dan  mengakibatkannya inverter berbunyi sebagai petanda bahwa baterai harus segera melakukan pengisian

## 5. PENUTUP
1. Keuntungan UPS ini dapat menstabilkan dan memberikan cadangan listrik sementara saat listrik padam dengan bantuan panel surya. Karena panel surya bisa mengkonversi energi dari matahari menjadi energi listrik, sehingga dapat menghemat energi listrik saat siang hari. Selain itu inverter sangat berperan penting pada rancang bangun ini karena bisa mengubah tegangan awal baterai 12 V  menjadi  220  V  yang  berfungsi  menyuplai  beban  (maksimal  beban  yang  disuplai  sebesar  45 Watt).
2. Hasil  pengisian  sumber  PLN  didapatkan  nilai  tegangan  ˂  220V  mengakibatkan  nilai  tegangan tidak  stabil,  dikarenakan  padatnya  penduduk,  banyaknya  pemakaian  listrik  di  lingkungan penduduk  dan  jauhnya  lokasi  pengujian  dari  trafo  distribuksi.  Dari  ketiga  hal  tersebut  bisa mengakibatkan  tegangan  dari  PLN  kurang  baik  sehingga  didapatkan  nilai  tegangan  yang  tidak stabil.
3. Pada pengosongan beban peneliti membatasi kapasitas beban ± 45 watt karena kapasitas baterai yang dipakai pada rancang bangun ini hanya sebesar 9 Ah gunanya untuk menjaga kestabilan dan kesehatan baterai pada UPS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bawotong,  V.  T.,  Mamahit,  D.  J.,  Eng,  M.,  &  Sompie,  S.  R.  U.  A.  (2015).  Rancang  Bangun Uninterruptible Power Supply Menggunakan Tampilan LCD Berbasis Mikrokontroler. E-Journal Teknik Elektro Dan Komputer , 1 , 1–7.
[2] Azizi, K. (2017). Portable Power Solar Energy Salah satu permasalahan dalam era globalilsasi ini yaitu  pencemaran  lingkungan  dan  kebakaran  hutan  yang  terjadi  karena  faktor  alam  dan  faktor manusia  ,  Kecerobohan  perkemahan  dihutan  atau  gunung  .  Dalam  teknologi  ini  dikembangk. Portable Power Solar Energy , 1 , 84–92.
[3] Najoan,  V.  K.,  Wuwung,  J.  O.,  Manembu,  P.  L.,  &  Elektro-ft,  J.  T.  (2017).  Rancang  Bangun Multiple-UPS  Switching  System  Berdasarkan  Variasi  Beban  Menggunakan  Microcontroller. 6(3), 133–140.
[4] Payung,  Y.  R.,  Purwanto,  E.,  &  Murdianto,  F.  D.  (2020).  Rancang  Bangun  Buck-Boost Converter  Pada  Sistem  Charging  Baterai  dengan  Sumber  Solar  Cell  Menggunakan  Kontrol  PI pada Uninterruptible Power Supply ( UPS ) Offline untuk Aplikasi Beban Rumah Tangga. 1(2), 10–15.
[5] Warjono, S., & Suryono. (2015). Rancang Bangun Uninterruptible Power Supply (Ups) 1300 Va. Orbith , 11 (3), 209–213.
[6] Haryanto,  H.  (2011).  Pembuatan  Modul  Inverter  sebagai  Kendali  Kecepatan  Putaran  Motor Induksi Pendahuluan Metodologi Penelitian. Rekayasa .
[7] Yusiana,  V.,  &  Matalata,  H.  (2017).  Transistor  1(Transistor  2N3055  DAN  MJ2955)Jurnal Civronlit Universitas Batanghari Vol.2 No.1 Tahun 2017. 2(1), 18–22