## Analisis Arus, tegangan dan Daya pada Automatic Transfer Switch Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dengan Kapasitas 1200 WP
Suwarti*, Margana, Wiwik Purwati Widyaningsih, Mulyono, Budhi Prasetiyo, Yoga Rizky Brilliyan, Supriyo, Wahyono
Prodi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang , Jl. Prof. Sudarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275,
*E-mail: suwarti0707@gmail.com
Diajukan: 25-11-2023; Diterima: 21-12-2023; Dipublikasi: 22-12-2023

## Abstrak
Energi matahari banyak memberikan manfaat bagi kehidupan manusia. Salah satu pemanfaatan energi surya  yang bisa dilaksanakan adalah dalam bentuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), dalam pelaksanaanya sistem PLTS tidak dapat terus-menerus melayani beban, maka dari itu perlu adanya switching dari sumber PLTS ke sumber PLN sebagai backup. Automatic Transfer Switch merupakan salah satu komponen yang bisa digunakan pada rangkaian sistem PLTS tersebut. Sedangkan tujuan dari penelitian adalah untuk menganalisa Automatic Transfer Switch yang dipasang pada PLTS  dengan  kapasitas 1200  Wp.  Metode  yang  digunakan  dalam  analisis  ini  yaitu  melakukan  tinjauan  pustaka, membandingkan jurnal  yang berkaitan dengan judul di atas, dan melakukan percobaan pengambilan data. ATS tersebut diuji dengan cara mengukur tegangan, arus, dan daya masukan maupun keluaran saat switching. PLTS mulai beroperasi pada pukul 06.30 hingga pukul 19.15, ATS melakukan switching otomatis pada pukul 06.30 dan 19.15 jika daya PLTS mencapai 45,7V, ATS langsung menghubungkan daya ke PLN supaya beban pompa tetap menyala sampai daya PLTS pulih kembali.
Kata kunci: ATS; PLTS; Switching

## Abstract
Solar energy provides many benefits for human life. One of the utilization of solar energy that can be implemented is in the form of a Solar Power Plant (PLTS), in its implementation the PLTS system cannot continuously serve the load, therefore it is necessary to switch from the PLTS source to the PLN source as a backup. Automatic Transfer Switch is one  component  that  can  be  used  in  the  PLTS  system  circuit.  While  the  purpose  of  the  research  is  to  analyze  the Automatic Transfer Switch installed in PLTS with a capacity of 1200 Wp. The method used in this analysis is to conduct a literature review, compare journals related to the title above, and conduct data collection experiments. The ATS was tested by measuring voltage, current, and input and output power when switching. The PLTS starts operating at 06.30 until  19.15,  the ATS  performs  automatic  switching  at  06.30  and  19.15  if  the  PLTS  power  reaches  45.7V,  the  ATS immediately connects the power to PLN so that the pump load remains on until the PLTS power recovers.

## Keywords: ATS; PLTS; Switching

## 1. Pendahuluan
Energi listrik saat ini menjadi kebutuhan penting bagi seluruh kalangan untuk mengoperasikan perangkat elektronik, banyak  perangkat elektronik  di  bidang  industri,  kesehatan,  dan  komunikasi  yang  membutuhkan  listrik  secara  terus menerus dan  secara continue atau tidak  boleh berhenti [1]. Perusahaan  Listrik Negara (PLN) selaku penyedia  listrik di Indonesia  belum  sepenuhnya  mampu  menyuplai  listrik secara continue [2]. Pembangkit  Listrik Tenaga Surya  (PLTS) adalah salah satu pembangkit dengan memanfaatkan energi terbarukan, yaitu energi  surya. Pembangkit Listrik Tenaga Surya merupakan suatu sistem yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik [3]. Di Indonesia sendiri yang terletak di daerah tropis memiliki keuntungan yang cukup besar, yaitu menerima sinar matahari sepanjang tahun [4].
PLTS pada era sekarang  ini sangat  meningkat  kegunaannya untuk  memenuhi kebutuhan  sehai-  hari  baik  ditingkat rumah tangga  ataupun desa [5]. Namun pada saat ini penggunaan energi listrik dari photovoltaic belum dapat dikontrol dengan  baik. Untuk memenuhi  kebutuhan  listrik  masyarakat yang tinggi dan bekerja secara terus menerus atau secara
continue , maka dibutuhkan suatu perangkat yang dapat mengubah dari supply utama ke supply cadangan atau back up saat terjadi  gangguan  sehingga  perlu  digunakan  suatu sistem  pendukung  berupa Automatic  Transfer  Switch (ATS)  [6]. Rangkaian ATS ini akan bekerja dengan cara memindahkan sumber power supply dari sumber supply utama ke power supply cadangan,  dengan  demikian  sistem  ketenagalistrikan  akan  berjalan  dengan continue. Sedangkan  tujuan  dari penelitian adalah untuk menganalisa Automatic Transfer Switch yang dipasang pada PLTS dengan kapasitas 1200 Wp.

## 2. Material dan metodologi
Adapun metode-metode yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Metode Studi Literatur
Data – data penunjang dalam penyusunan penelitian ini didapatkan dengan melakukan studi literatur, baik dari penelitian yang telah ada maupun buku penunjang dan jurnal.
2. Metode Reservasi / Survei Lapangan
Yaitu  dengan  mengumpulkan  data  dengan  mengamati  atau  melihat  secara  langsung  objek  atau  pokok permasalahan dan menanyakan langsung kepada orang yang kompeten.
3. Metode Pengambilan Data
Melakukan pengambilan data yang diperlukan untuk mngetahui kinerja alat tersebut.
4. Metode Analisis Hasil Pengujian
Menganalisa data hasil pengujian alat tersebut.
Tahapan penelitian tersebut dimuat dalam diagram alir Gambar 1 sebagai berikut:
Pembangkit  Listrik Tenaga Surya Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  merupakan  sistem  pembangkit  listrik yang          energinya bersumber dari radiasi matahari  melalui konversi sel photovoltaic yang  mengubah  radiasi  sinar  matahari menjadi listrik                                           [14].  PLTS  merupakan  pencatu  daya  yang                     dapat  dirancang untuk kebutuhan  listrik skala    kecil  hingga skala  besar  baik  secara  mandiri   maupun  dengan hybrid [7].  Semakin  tinggi  intensitas  radiasi  sinar matahari  yang mengenai panel surya, semakin tinggi juga daya yang dihasilkannya. PLTS termasuk pembangkit yang tergolong murah, mudah,  ramah  lingkungan,  dan  pastinya  sumber  energi  terbarukan.  Pada  proses  pembangkit  ini  terjadi  proses penyimpanan energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya yang disimpan pada baterai [8]. Diagram blok PLTS 1200 WP dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Blok PLTS 1200 WP
Automatic Transfer Switch merupakan rangkaian kontrol saklar otomatis yang memiliki fungsi untuk switching dari sumber daya listrik utama ke sumber daya listrik cadangan [15], lihat contoh Gambar 3 . Tujuan dari switching daya itu agar beban listrik tersebut dapat bekerja terus-menerus [9]. Untuk sistem kerja ATS adalah untuk melakukan switching berdasarkan suplai energi listrik pertama yaitu suplai energi listrik berasal dari PLTS dan apabila terjadi pemadaman atau kekurangan daya pada sumber utama yang dimaksud pada rangkaian ini adalah PLTS [10]. Suplai dari panel surya atau banterai yang mengalami kekurangan energi akan dialihkan ke PLN dan ketika ada suplai dari panel surya  yaitu  baterai telah  terisi  ( charging ) maka energy akan disuplai kembali oleh panel surya dan baterai [11].
Sistem Automatic Transfer Switch pada  umunya digunakan untuk memindahkan koneksi antara sumber tegangan listrik satu dengan sumber tegangan listrik lainnya secara otomatis [12]. Dengan sistem seperti ini ATS berfungsi untuk memindahkan  antara  sumber energi  listrik alternatif dari PLN dengan sumber energi  listrik  utama  dari photovoltaic pada saat tertentu dan dilakukan secara otomatis [13].

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Pengujian ATS
Pengujian  merupakan  salah  satu  dari  tahap analisis.  Pengujian  dilakukan  dengan  tujuan mengetahui  bagaimana kinerja ATS untuk mengubah dari sumber PLTS ke PLN maupun dari sumber PLN ke PLTS. Pada tahap ini dilakukan pengujian perpindahan dari sumber utama PLTS ke sumber   cadangan PLN secara otomatis. Jika sumber daya dari PLTS melemah  maka  pengguna  tidak  melakukan  switching  manual  pada  sumber  daya  listrik. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem ATS dapat berfungsi secara normal. Prosedur pengujian Sistem ATS yaitu:
a. Memastikan ATS mengambil sumber dari PLTS atau sebaliknya yaitu PLN, dengan cara melihat switch pada ATS mengarah ke arah PLTS atau PLN, dengan PLTS yaitu switch sebelah kiri dan PLN switch sebelah kanan.
b. Memastikan switch ATS dalam keadaan automatic dengan arah switch ke arah kiri atau pada tulisan automatic.
c. Ketika Tegangan PLTS melemah maka ATS melakukan switching otomatis daya PLTS ke daya PLN.
d. Mencatatat parameter ukur yang menandakan  PLTS melemah yaitu dengan mencatat tegangan dan arus yang masuk inverter, kemudian arus, tegangan dan daya beban.
e. Perpindahan sumber dari PLTS ke PLN ditandai dengan berubahnya arah switch ATS dari sumber PLTS ke sumber PLN, yaitu arah    switch ke kanan.
f. Ketika tegangan PLTS pulih kembali maka ATS melakukan switching otomatis daya PLN ke daya PLTS.
3.2 Data Percobaan
Pengujian Pada Hari Kamis Tanggal 13 Juli    2023, diperoleh Tabel 1.
Tabel 1. Data Hasil Percobaan Baterai Basah
Pukul Cuaca PLTS  PLN Beban Inverter Beban Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Arus (A) Tegangan (V) 06.15 Cerah Berawan Mati Nyala Pompa 0,00 45,58 0,51 206,00 49,52 06.30 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,02 46,09 0,56 223,00 53,79 06.45 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,05 47,55 0,56 223,00 53,64 07.00 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,09 49,33 0,56 224,33 53,57 07.15 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,14 50,89 0,56 224,33 53,54 07.30 Carah Berawan Nyala Mati Pompa 0,18 51,41 0,57 225,00 53,43 07.45 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,26 51,68 0,57 225,00 53,52 17.30 Cerah Berawan Nyala Mati Pompa 0,02 48,01 0,57 225,00 53,65 18.00 Malam Hari Nyala Mati Pompa 0,02 47,53 0,57 225,00 54,00 18.30 Malam Hari Nyala Mati Pompa 0,02 46,78 0,57 225,00 54,09 18.45 Malam Hari Nyala Mati Pompa 0,02 45,90 0,57 225,67 54,39
Pukul Cuaca PLTS  PLN Beban Inverter Beban Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Arus (A) Tegangan (V) 19.00 Malam Hari Nyala Mati Pompa 0,01 45,71 0,57 226,00 54,43 19.15 Malam Hari Nyala Mati Pompa 0,01 45,66 0,57 226,00 54,42 19.30 Malam Hari Mati Nyala Pompa 0,00 4,93 0,51 203,00 49,35

## 3.3 Analisis Data Hasil Percobaan Baterai Basah
Tabel 1 diketahui bahwa daya PLTS menyuplai  ke  beban  pompa  dari  pukul  06.30  – 19.15. Pada Pukul 06.15 sistem ATS  memindahkan (Switching) dari sumber cadangan yaitu PLN ke sumber utama yaitu PLTS secara otomatis dikarenakan tegangan sudah cukup sebesar 45,58V untuk membebani pompa, terlihat pada switch ATS berpindah dari sebelah kanan(PLN)  ke sebelah kiri(PLTS). Pada pukul 06.30 hingga pukul 19.15 beban pompa mendapat sumber dari PLTS, kondisi cuaca sangat cerah dan cerah berawan yang cukup menyinari panel surya untuk menyuplai beban selama 12 jam 45 menit. PLTS on selama 12 jam 45 menit kemudian tepat pada pukul 19.15 tegangan PLTS mulai melemah di 45,66V, pada saat tegangan PLTS melemah di 45,66V dan tidak dapat lagi menyuplai beban, maka ATS akan switch dari sumber PLTS(kiri) ke sumber PLN(kanan). Pada saat setelah ATS switch ke sumber PLN maka mulai dari pukul 19.15 beban pompa tidak lagi disuplai dengan sumber PLTS melainkan dengan    sumber PLN.
Gambar 4. Grafik Tegangan Percobaan Baterai Basah Terhadap Waktu
Gambar 4 merupakan grafik hubungan waktu terhadap tegangan pada sumber PLTS, dapat dilihat  pada grafik  hubung  di  atas  pada  pukul 06.30 tegangan PLTS mulai dapat menyuplai beban yaitu pada tegangan 46,09V. Pada saat tegangan PLTS dapat menyuplai beban,  tegangan PLTS mulai bertahap naik seiring dengan
bertambahnya waktu atau seiring dengan  semakin tinggi radiasi panas matahari.
Keluaran tegangan PLTS tertinggi atau puncak pada grafik terdapat pada pukul 14.00 yaitu sebesar 60,21V. Setelah PLTS mencapai titik puncak, tegangan mulai perlahan menurun seiring radiasi panas matahari juga menurun, dilihat pada pukul 15.00 tegangan yaitu sebesar 58,57V yang artinya sudah melewati titik puncak atau mengalami penurunan. Tegangan paling rendah ketika sore hari yaitu terjadai pada pukul 19.15 dengan nilai tegangan sebesar 45,66V. Pada     t      egangan tersebut sumber PLTS tidak lagi dapat menyuplai beban pompa, dan  pada  saat  itu  juga ATS switch dari sumber PLTS ke sumber PLN.
Pengujian  Pada  Hari  Kamis  Tanggal  15  Agustus  2023.Penelitian  ini  merupakan  aplikasi  dari    dari penelitian    sebelumnya yang menggunakan baterai basah juga ,tetapi kapasitasnya 100 Wp,skala Lab,dengan beban lampu .Dengan besar ATS yang sama 63A.

## Tabel 2. Data Hasil Percobaan Baterai Kering
Pukul Cuaca PLTS PLN  Beban Inverter Beban Daya (W) A V A V 02.00 Berawan ON OFF Pompa 0,04 46,6 0,57 224 55,71 02.30 Berawan ON OFF Pompa 0,02 45,8 0,57 224 55,6 03.00 Berawan ON OFF Pompa 0,01 45,67 0,57 224 55,54 03.30 Berawan OFF ON Pompa 0 45,6 0,57 224 55,4 04.00 Berawan OFF ON Pompa 0 45,56 0,57 224 55,3 04.30 Cerah Berawan OFF ON Pompa 0 45,54 0,57 224 55,75 05.00 Cerah Berawan OFF ON Pompa 0 45,5 0,57 223 53,6 05.30 Cerah Berawan OFF ON Pompa 0 45,46 0,57 223 53,6 06.00 Cerah Berawan OFF ON Pompa 0 45,55 0,57 225 55,88 06.30 Cerah Berawan OFF ON Pompa 0 45,6 0,57 225 55,05 07.00 Cerah Berawan ON OFF Pompa 0,01 45,74 0,57 225 56,04 07.30 Cerah Berawan ON OFF Pompa 0,02 45,77 0,57 224 57,03 08.00 Cerah Berawan ON OFF Pompa 0,03 46 0,57 224 56,45

## 3.4 Analisis Data Hasil Percobaan Baterai Kering
Tabel 2 merupakan pengujian data menggunakan aki kering diketahui bahwa daya PLTS menyuplai beban pompa dari pukul 07.00 pagi – 03.00 pagi keesokan harinya, bisa dikatakan sistem PLTS on selama 20 jam. Pada pukul 02.00 pagi  beban  masih  disuplai  oleh  baterai PLTS dengan tegangan 46,60V, kemudian          ada  pukul  03.00  pagi  sistem  ATS memindahkan (switching) dari sumber utama PLTS ke sumber PLN dikarenakan PLTS sudah tidak dapat lagi mensuplai beban dengan tegangan 45,67V. Pada pukul 03.30 pagi – 06.30  pagi beban disuplai oleh PLN, karena sumber PLTS belum dapat mensuplai kembali. Kemudian p      ukul 07.00 ATS switch dari sumber PLTS pada  tegangan 45,74V, setelah ATS melakukan switch ke sistem PLTS maka dari pukul 07.00 hingga seterusnya beban disuplai oleh PLTS.
Gambar 5 merupakan grafik hubung antara tegangan terhadap waktu, dapat dilihat pada grafik hubung diatas pada pukul  02.00   tegangan PLTS bernilai 46,60V, kemudian pada  pukul 02.30 tegangan  mulai  melemah di 45,80V. ATS
switch di pukul 03.00 dengan tegangan 45,67V karena sistem PLTS tidak bisa lagi mensuplai  beban.  Pukul  03.30 hingga  pukul 06.30 beban di suplai oleh PLN, pada pukul 07.00 ATS switch kembali ke sumber PLTS karena  tegangan sudah  mulai  dapat  mensuplai  beban  yaitu  dengan  tegangan  45,74V,  setelah  itu  pukul 07.30  tegangan  mulai  naik di 45,77V hingga seterusnya nilai tegangan naik.
Gambar 5. Grafik Tegangan Percobaan Baterai Kering Terhadap Waktu

## 4. Kesimpulan
Hasil  yang  didapat  dari  penelitian  berjudul “Analisis Automatic  Transfer  Switch Pada  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya Dengan Kapasitas 1200 WP” dapat disimpulkan sebagai berikut:
a) Sistem ATS melakukan cut off sumber dari PLTS ke sumber PLN untuk mengalihkan tegangan ke beban pompa.
b) Sistem  ATS  dapat  melakukan switching dari  sumber  utama  PLTS  ke  sumber  PLN  pada  tegangan  PLTS mencapai 45,70 V.
c) Pada pagi  hari  ATS switching pada  pukul 06.30 saat tegangan PLTS mencapai 45,70V, arus 0,01A dan daya 53,50W pada penggunaan baterai kering. (Terlihat dari intensitas cahaya matahari dan cuaca pada hari itu yaitu relatif cerah hingga cerah berawan).
d) Pada sore  hari  ATS switching pada  pukul 18.45 saat tegangan PLTS mencapai 45,66V, arus 0,01A dan daya 53,79W pada penggunaan baterai kering. (Terlihat dari intensitas cahaya matahari dan cuaca pada hari itu yaitu relatif cerah hingga cerah berawan).
e) Sistem  ATS  switching  pada  pukul  03.00  dari  sumber  PLTS  ke  PLN  dan  switching  kembali  pukul  07.00  dari sumber PLN ke PLTS pada penggunaan aki kering.
f) Sistem PLTS beroprasi dalam sehari rata-rata selama 12 jam 45 menit yaitu pada pukul 06.15 WIB hingga pukul 18.45 malam menggunakan AKI basah.
g) Sistem PLTS beroprasi dalam sehari rata-rata 20 jam dari 07.00 pagi – 03.00 pagi keesokan  harinya.

## Daftar Pustaka
[1]. A.  H.  (2014).  Aplikasi  Fotovoltaic  Pada  Rumah Tinggal  Untuk  Mengurangi  Ketergantungan  Energi  Listrik Konvensional. Jurnal Emitor, 2.
[2]. A. T., & H. J. (2019). Meningkatkan Peran Energi Bersih Lewat Pemanfaatan Sinar Matahari Improve Tthe Role Of Clean      Energi Through The Ultilization. Jurnal Teknik, Matahari,s, abstrak, 2(2), 100-115.
[3]. Anonymous. (n.d.). Charging dan Discharging Baterai. Retrieved from http:/www.panelsurya.com/index.php/id/ batere/chargendischarge diakses pada tanggal 14 Mei 2022.
[4]. E.  P.,  &  R.  W.  (2020).  Perbandingan  Perolehan Daya  Solar  Panel  Monocrystalline  Terhadap  Solar  Panel Polycrystalline. 1,2) Program Studi Teknik Elektro, Universitas Bhayangkara Surabaya, Indonesia, 3-7.
[5]. G. H., & S. W. (2014). Perancangan Automatic Transfer Switch (ATS) Parameter Transisi Berupa Tegangan dan Frekuensi Dengan Mikrokontroler Atmega. Transmisi 16, 129.
[6]. G. S. (2021). Pemanfaatan PLTS Sebagai Listrik Cadangan Dilengkapi Dengan ATS. Jurnal Elektrikal vol8 .
[7]. H.  H.  (2019).  Perancangan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  Di  Pulau  Saugi. Jurnal  Riset  dan  Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 10 , 174.
[8]. Lazuardi, I. A., Farid, I. W., & Priananda, C. W. (2020). Automatic Transfer Switch Dilengkapi Fitur Monitoring Website pada On-Grid Solar Home System. Teknik Elektro Fakultas Teknik , 1-5.
[9]. P. A., I, P. R., A. S., & R. M. (2018). Photovoltaic Terapan: Photovoltaic (vol 11). UPT percetakan dan penerbitan Polinema, 10.
[10]. P. S. (2008). Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik. Departemen Pendidikan Nasional.
[11]. Rimbawati,  A.  T.,  &  Kusuma,  B.  S.  (2021).   PERANCANGAN  AUTOMATIC  TRANSFER  SWITCH BERBASIS ZELIO . Jurnal Fakultas Teknik, 3.
[12]. S.  I.,  &  dkk.  (2011).  Rancang  Bangun  Sistem AMF  PLN-Genset  Berbasis  PLC  Di  lengkapi  PLC  Dengan Monitoring. Jurnal Jurusan Teknik Elektro Industri PENS.
[13]. S. W. (2006). Eliminasi Harmonik Guna Perbaikan Bentuk Gelombang Keluaran Tegangan Inverter. JETri.6 , 9- 32.
[14]. T.  E.,  &  J.  A.  (2011).  Sumber  Energi  Listrik  Dengan  Sistem  Hybrid  (solar  panel  dan  jaringan  listrik  PLN) Sumber Energi Llistrik Dengan Sistem Hybrid. Jurnal Elektrikal , 43.