## Kombinasi Variable Trasformator dan Trafo Centre Tap Sebagai Regulator Tegangan AC 1 Fhasa
Hermansyah 1 , Alamsyah Achmad 2
1 Akademi Komunitas Industri Manufaktur Bantaeng, Bantaeng, Sulawesi Selatan, Indonesia
2 Politeknik Nengeri Ujung Pandang, Makassar, Sulawesi Selatan, Indonesia
1 anchaogi.hp@gmail.com
Abstract—The 1 phase AC voltage regulator is made to be used as a supporting tool in carrying out various kinds of tests that require varying voltages according to the needs of the tests that are usually carried out and are used to supply loads that require  a  constant  voltage.  However,  not  all  existing  voltage regulators  are  able  to  provide  multilevel  voltage  or  a  fixed voltage  at  a  certain  voltage  level.  Therefore  this  voltage regulator is made to meet these needs. The method used in this research is the tool design method. The results of the tool test show that the regulator is capable of providing a supply voltage between 0-220 volts AC and a fixed voltage of 110 volts AC, and 25 volts AC
Keywords— Regulator, AC voltage, 1 phase, multilevel voltage.
I ntisari—Regulator  tegangan  AC  1  fhasa  dibuat  untuk digunakan  sebagai  alat  pendukung  dalam  melakukan berbagai  macam  pengujian  yang  membutuhkan  tegangan yang berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan pengujian yang biasa dilakukan dan digunakan untuk menyuplai beban yang membutuhkan  tegangan  yang  tetap.  Namun  tidak  semua regulator tegangan yang ada mampu memberikan tegangan multilevel maupun tegangan yang tetap pada level tegangan tertentu. Oleh karena itu regulator tegangan ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode rancang bangun alat. Hasil dari pengujian  alat  menunjukkan  bahwa  regulator  yang  dibuat mampu  memberikan  suplai  tegangan  antara  0-220 volt  AC dan tegangan tetap 110 volt AC, dan 25 volt AC.
Kata  Kunci—Regulator,  Tegangan  AC,  1  Fhasa,  Multilevel
Tegangan.

## I. PENDAHULUAN
Teknologi  dan  ilmu  pengetahuan  saat  ini  semakin berkembang  dengan  pesat  termasuk  ilmu  pengetahuan dibidang  listrik  industri. Salah satu  alat pendukung untuk berbagai  macam  pengujian  skala  kecil  adalah  Regulator tegangan AC yang dapat diatur luarannya dengan frekuensi tetap.
Regulator  AC  digunakan  untuk  mengendalikan tegangan rms output. Pemanfaatan regulator AC ini adalah untuk  kendali  kecepatan  motor,  dimmer  lampu,  pengatur suhu pemanas dan sebagainya.
Peinelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  dan membuat  regulator  AC  dengan  tegangan  keluaran  yang tetap serta tegangan yang bervariasi yaitu 110 Volt, 25 volt dan 0-220 Volt. Dari level tegangan yang dihasilkan tentu memberi  kemudahan  dalam  melakukan  berbagai  macam pengujian.  Regulator  yang  dibuat  merupakan  alat
pendukung untuk berbagai macama keperluan pengukuran dan pengambilan data beban.

## II. LANDASAN TEORI
A. Penelitian Sebelumnya Penelitian  sebelumnya  membahas  tentang  regulator tegangan AC dengan mengubah teganan DC mencadi AC. Penelitian  tersebut  menggunakan  metode  pensaklaran dengan meggunakan komponen SCR sehingga menghasilkan teganan AC yang variable. Namun  metode tersebut  hanya  cocok  digunakan  pada  lingkungan  yang jauh  dari  sumber  listrik  PLN.  Disamping  itu  gelombang tegangan  AC  yang  dihasilkan  tidak  murni  gelombang sinusoidal,  akan  tetapi  masih  terdapat  cacat  gelombang yang  bisa  menyebabkan  kerusakan  pada  beban  jika penggunaan dalam jangka waktu yang lama.
B. Tegangan AC Tegangan  AC  merupakan  jenis  tegangan  listrik  yang arah  dan  besarnya  berlangsung  bolak-balik  dan  berubah- ubah. Jika diamati dengan menggunakan siloscope, bentuk gelombangnya berbentuk sinusoida seperti yang ditampilkan pada Gambar.1 berikut ini:

## Gambar.1 Gelombang Tegangan AC
C. Variable Transformator
Trafo  jenis  ini  pada  bagian  tengahnya  dapat  diubah yang memungkinkan perubahan pada bagian lilitan primer dan  sekundernya.  [3]  [4].    Variable  transformator  pada umumnya dapat digunakan untuk mengendalikan tegangan output mulai  dari  0-220  Volt  AC.  Aplikasi  dari  variable transformator AC biasanya digunakan untuk memberikan suplai tegangan pada beban yang membutuhkan tegangan yang  berubah-ubah  misalnya  pada  pengaturan  kecepatan motor  listrik  1  fhasa,  pengujian  beban  skala  lab  dll.  [2]. Contoh  variable  transformator  yang  dimaksud  disajikan pada Gambar.2 berikut ini:

## Gambar.2 Variable transformator
D. Trafo Centre Tap
Fungsi  trafo Centre  Tap adalah  untuk  membuat rangkaian  power  supply  simetris  gelombang  penuh  yang memakai  kutub  positif,  netral,  dan  negatif.  Prinsip  kerja dari trafo adalah sebagai berikut:
1. Pada saat arus primer Ip mengalir pada lilitan primer, maka akan muncul medan magnet disekeliling lilitan primer tersebut.
2. Medan magnet tersebut akan terkumpul lebih banyak pada  inti  atau  core.  Medan  magnet  yang  berputar  di dalam  inti  atau  core  menghasilkan  perubahan  flux primer  dan  memotong  lilitan  sekunder  sehingga menginduksikan tegangan pada lilitan sekunder sesuai hukum faraday.
3. Karena  lilitan  sekunder  membentuk  loop  tertutup, maka  akan  mengalir  arus  sekunder  Is  yang  akan membangkitkan  medan  magnet  untuk  melawan  flux magnet  yang  dihasilkan  oleh  belitan  primer  sesuai hukum lenz.
Gambar.3  berikut  ini  menampilkan  model  diagram listrik dari trafo centre tap .
Gambar.3 Diagram listrik trafo centre tap
Dengan  N1  dan  N2  adalah  jumlah  lilitan  primer.  Zm adalah  impedansi  untuk  magnetisasi.  Es  adalah  tegangan induksi  pada  sisi  sekunder  JX1  dan  JX2  adalah  reaktansi bocor dikedua sisi dari trafo. Karena nilainya kecil, maka bisa kita hilangkan dalam perhitungan. Karena impedansi primer  dan  reaktansi  bocor  bisa  diabaikan,  maka  model diagram  listrik  dari  trafo  arus  yang  lebih  sederhana ditunjukan pada Gambar.4 berikut ini:
Gambar.4 Diagram sederhana dari trafo centre tap
Dari  Gambar.4  diatas  terlihat  bahwa  arus  sekunder  Is yang  mengalir  pada  beban  mengalami  perubahan  karena adanya  arus  eksitasi  yang  diperlukan  untuk  menjamin terlaksananya proses transformasi.  Dari gambaran diatas, terlihat  bahwa  tidak  semua  arus  primer  akan  terduplikasi disisi  kumparan  sekunder.  Akan  tetapi  dibutuhkan  suatu arus  eksitasi   Im  agar  proses  reproduksi  arus  sekunder dapat  terjadi.  Dengan  demikian,  apabila  arus  eksitasi  Im atau  Ie  kita  masukan  dalam  formulasi,  besarnya  arus sekunder menjadi [1] [5]:
𝐼 𝑆 = 𝑁𝑃 𝑁𝑆 𝑥𝐼 𝑃 −   𝐼 𝑒 (1)
Dimana  Ie  adalah  arus  eksitasi  yang  dibutuhkan  agar proses  reproduksi  arus  sekunder  dapat  terjadi.   Karena Arus  eksitasi  tidak  dapat  diabaikan,  maka  proses reproduksi  arus  sekunder  akan  mengalami  kesalahan  dan biasa disebut sebagai kesalahan transformasi (transformation  error).  Selain  daripada  itu,  akan  terjadi juga  pergeseran  fasa.  Kesalahan  pada  fasa  biasa  disebut sebagai pergeseran fasa [5].

## III. METODE PENELITIAN
A. Tahapan Penelitian
Secara  umum  tahapan  penelitian  rancang  bangun tertuang  dalam  Gambar.5.  Penelitian  dimulai  dengan mencari  literatur  yang  berhubungan  dengan  topik penelitian  yang  akan  dilaksanakan.  Dari  hasil  literatur dilakukan perancangan alat, dan dari hasil perancangan alat maka  dilakukan  pembuatan  alat  kemudian  dilakukan pengujian.  Pengujian  dilakukan  dengan  2  tahap  yaitu pengujian tanpa beban dan pengujian dengan menggunakan beban 1 fhasa.
0 200 400 600 800 1000 860 970 1020 1220 1560 P RPM

## B. Rancangan Alat yang Dibuat
Gambar.6  berikut  menampilkan  rancangan  dari  alat yang  dibuat  yaitu  regulator  tegangan  AC  1  fhasa menggunakan variable transformator dan trafo centre tap .
Gambar 6. Rangkaian Regulator Teganan AC 1 fhasa

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar.7 menampilkan hasil akhir dari alat yang telah dirrancang dan dibuat. Pengujian alat ini dilakukan dengan menggunakan  dua  tahapan,  yaitu  dengan  pengunjian berbeban dan pengujian beban nol.
Gambar .7 Regulator Tegangan AC 1 Fhasa
C. Pengujian Berbeban Pada  pengujian  alat  dengan  menggunakan  beban, digunakan  motor  1  phase  dan  lampu  100  watt  sebagai beban  uji  coba.  Pengujian  menggunakan  beban  motor listrik 1 fhasa 1.5 HP dan lampu 100 watt dilakukan secara terpisah.  Tabel  1  menampilkan  hasil  ujicoba  alat menggunakan  beban  motor  listrik  1  fhasa  dan  Tabel  2 menampilkan hasil ujicoba alat menggunakan beban lampu 100 watt
Tabel 1 Data Ujicoba Alat Dengan Menggunakan Motor 1 Phase Sebagai Beban NO Tegangan (volt) Arus (Ampere) Daya (Watt) RPM 1 110 2,1 231 860 2 140 2,32 324,8 970 3 150 2,57 385,5 1020 4 200 3,20 640 1220 5 220 3,80 836 1560
Gambar.8  menampilkan  karakteristik  dari  perubahan tegangan  (V)  berbanding  lurus  terhadap  arus  (I)  dimana semakin tinggi tegangan yang diberikan pada motor maka arus motor akan semakin bertambah.
Gambar.8 Grafik karakteristik Arus (i) terhadap Tegangan (v)
Gambar.9  menampilkan  karakteristik  dari  perubahan Daya  (Watt)  berbanding  lurus  terhadap  jumlah  putaran permenit  (rpm)  dimana  semakin  tinggi  daya  motor  maka putaran motor akan semakin bertambah.
Gambar.9 Grafik karakteristik Daya (Watt) terhadap putaran motor (rpm)
Gambar.10  Menampilkan  karakteristik  dari  perubahan Arus(I) berbanding lurus terhadap jumlah putaran permenit (rpm)  dimana  semakin  tinggi  arus  yang  diserap  maka putaran motor akan semakin bertambah.
Gambar.10 Grafik karakteristik Arus (I) terhadap putaran motor (rpm) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 110 140 150 200 220 i v
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 860 970 1020 1220 1560 i rpm A V 220 Volt + - 25 V 0 110 V 0-220 V + -
Tabel 2
Data hasil uji coba alat degan menggunakan beban lampu 100 Watt NO Tegangan (Volt) Arus (Ampere) Daya (Watt) 1 110 0,2 22 2 150 0,3 45 3 200 0,4 80 4 220 0,7 154
Gambar.11  menampilkan  karakteristik  dari  perubahan Arus  berbanding lurus terhadap tegangan, dimana semakin tegangannya maka semakin tinggi arusnya.
Gambar.11 Grafik karakteristik arus terhadap tegangan
Gambar.12 menampilkan karakteristik perubahan arus terhadap  daya,  bahwa  semakin  besar  arus  yang  diserap, maka semakin besar pula dayanya.
Gambar.12 Grafik karakteristik Arus terhadap Daya
D. Pengujian Beban Nol
Pengujian  selanjutnya  adalah  pengujian  beban  Nol. Tabel 3 berikut ini menampilkan hasil pengujian beban nol atau pengujian tanpa menggunakan beban.
Tabel 3
Hasil Pengujian Beban Nol
NO Tegangan Input (Volt) Tegangan Output (Volt) 1 220 110 25 2 220 0-220

## V. KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  dapat  ditarik  pada  penelitian  ini adalah sebagai berikut:
1. Variable transformator dapat dikombinasikan dengan trafo  centre  tap  untuk  membuat  regulator  tegangan dengan keluaran tegangan yang tetap dan bervariasi.
2. Pada  pegujian  pertama  dengan  mengguakan motor  1 phase dapat disimpulkan berdasarkan data yang telah didapatkan  yaitu  semakin  besar  tegangan  yang diberikan,  maka  akan  membuat  putaran  motor semakin  cepat  kemudian  arus  dan  daya  yang digunakan akan semakin besar pula.
3. Pada  pengujian  kedua  dengan  menggunakan  lampu 100 watt sebagai beban dan dapat disimpulkan bahwa berdasarkan  data  yang  telah  didapatkan  yaitu, tegangan akan berbanding lurus dengan arus dan daya, semakin tiggi tegagan yang diberikan, maka semakin besar arus dan daya yang digunakan.
4. Selanjutya  dilakukan  uji  coba  beban  nol.  Karena pengujian tidak menggunakan beban maka data yang di  dapatkan  adalah  perbandingan  tegangan input dan output pada alat.

## REFERENSI
[1] [1]  Chapman,S.J.,  (1985),  “Electric  Machinery Fundamentals”, Singapore : McGraw-Hill,Inc
[2] Dewi,  Arif,  Hanif,  Lubis,  (2015),  “Regulator  AC  1 fhasa  Gelombang  Penuh  Terkendali”  Padang, Uiversitas Negeri Padang.
[3] Ong, C.M., (1998), “Dynamic Simulation of Electric Machinery”, Prentice Hall, New Jersey
[4] Syahril,  D.,  (2004),”Perancangan  automatic  voltage regulator”,Bandung, Institut Teknologi Nasional
[5] Suhindra,  A.,  (2004),”Simulasi  automatic  voltage regulator”, Bandung, Institut Teknologi Nasional
[6] S.  Zhang,  C.  Zhu,  J.K.O.  Sin,  dan  P.K.T.  Mok,  “A Novel  Ultrathin  Elevated  Channel  Low-temperature Poly-Si  TFT,” IEEE  Electron  Device  Lett. ,  Vol.  20, hal. 569–571, Nov. 1999.
[7] M. Wegmuller, J.P. von der Weid, P. Oberson, dan N.
Gisin, “Highresolution Fiber Distributed Measurements  with  Coherent  OFDR,” Proc.
ECOC’00 , 2000, paper 11.3.4, hal. 109.
[8] R.E. Sorace, V.S. Reinhardt, dan S.A. Vaughn, “High- speed  Digital-to-RF  Converter,”  U.S.  Patent  5  668 842, 16 Sep. 1997.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 110 150 200 220 i v 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 22 45 80 154 i p