## Sistem Pengaturan Beban Generator Tiga Fasa Secara Otomatis Berbasis Internally Triggered TRIAC
Muhammad Deval Efendi 1 , Abdul Muis Prasetia 2 , Linda Sartika 3
1,2,3 Universitas Borneo Tarakan, Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
1 devalgps@gmail.com
2 prasetia.electric@gmail.com
3 lindasartika75@gmail.com
Abstract—A  generator  is  an  electrical  machine  that converts  mechanical/motion  energi into  electrical  energi. The performance  of  the  generator  is  strongly  influenced  by  the load, so when the load exceeds the generator limit, it is called overload  disturbance.  In  this  study,  the  author  makes  a generator load regulation sistem based on Internally Triggered TRIAC which functions to reduce the voltage value to the load automatically so that the current value can always be at the set point,  which  is  0.50  A.  In  this  study,  a  resistive  load  in  the form of an incandescent lamp with specifications of 100 W is used.  As  many  as  two  and  one  5  W  incandescent  lamp.  For one 100 W incandescent lamp, the current value is 0.40 A and for  one  5  W  incandescent  lamp,  the  current  value  is  0.06  A. When all loads are on, the current value ready by the sensor is 0.86 A so that the sistem responds to a load. More because the current  value  exceeds  the  set  point.  The  sistem  lowers  the voltage value to 17.67 V so that the current value can always be at the set point of 0.50 A.
Keywords — Electrical  Energi,  Generator,  Overload,  Current Sensor, Internally Triggered Triac.
I ntisari—Generator  merupakan  mesin  listrik  yang mengubah  energi  mekanik/gerak  menjadi  energi  listrik. Kinerja  generator  sangat  dipengaruhi  oleh  adanya  beban, sehingga  ketika  beban  melebihi  batas  generator  maka disebut  gangguan  beban  lebih. Dalam  penelitian ini  penulis membuat  sistem  pengaturan  beban  generator  berbasis Internally  Triggered  TRIAC  yang  berfungsi  untuk menurunkan  nilai  tegangan  ke  beban  secara  otomatis  agar nilai  arus  bisa  selalu  berada  di  setpoint  yang  ditetapkan yaitu 0.50 A. Pada penelitian ini menggunakan beban resistif berupa lampu pijar dengan spesifikasi 100 W sebanyak dua buah dan lampu pijar 5 W sebanyak satu buah. Untuk satu buah  lampu  pijar  100  W  terukur  nilai  arus  sebesar  0.40  A dan  untuk  satu  buah  lampu  pijar  5  W  terukur  nilai  arus sebesar  0.06  A.  Ketika  semua  beban  dalam  kondisi  nyala maka  nilai  arus  yang  terbaca  oleh  sensor  sebesar  0.86  A sehingga  sistem  merespon  telah  terjadi  beban  lebih  karena nilai  arus  melebihi  setpoint.  Sistem  menurunkan  nilai tegangan  hingga  ke  17.67  V  agar  nilai  arus  bisa  selalu berada disetpoint yaitu 0.50 A.
Kata  Kunci—Energi  Listrik,  Generator,  Beban  Lebih, Sensor Arus, Internally Triggered Triac.

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  membuat  semua  pekerjaan manusia  menjadi  lebih  mudah  terutama  pada  bidang energi listrik [10]. Energi listrik merupakan bentuk energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat yang
penggunaannya  tidak  hanya  terbatas  oleh  suatu  kalangan aja  baik  itu  kalangan  atas,  menengah  maupun  bawah. Energi  listrik  diproduksi  oleh  generator  [8].  Kinerja  dari generator  sangat  dipengaruhi  oleh  beban.  Ketika  beban telah  melebihi  batas  generator  maka  disebut  gangguan beban  lebih  [1].  Ketika  terjadi  beban  lebih  maka  dapat merusak generator [9]. Untuk itu penulis membuat sistem pengaturan beban generator berbasis Internally Triggered TRIAC yang  bertujuan  untuk  menstabilkan  nilai  arus ketika  terjadi  beban  lebih  dengan  cara  menurunkan  nilai tegangan  yang  mengalir  ke  beban  menggunakan Internally Triggered TRIAC .
Generator  AC  merupakan  mesin  listrik  yang  bekerja dengan  mengubah  energi  mekanik/gerak  menjadi  energi listrik.  Generator  ini  disebut  juga  generator  sinkron karena  kecepatan  putar  medan  magnet  stator  harus  sama dengan  kecepatan  putar  medan  magnet  rotor.  Penelitian terdahulu yang menjadi acuan penulis dalam penelitian ini salah  satunya  adalah  sistem  pengaturan  beban  generator satu  fasa  berbasis  Arduino  Uno.  Penelitian  ini  berfokus dengan nilai  arus lebih pada beban. Pada beban dipasang relai sebagai pemutus arus saat terjadi beban lebih [2].
Penelitian  selanjutnya  yaitu  merancang  rangkaian pengatur  iluminasi  lampu  pijar  menggunakan Internally Triggered  TRIAC .  Penelitian  ini  merupakan  bentuk implementasi rangkaian dimmer untuk mengatur iluminasi lampu pijar. Proses pengaturan iluminasi lampu pijar ini dipengaruhi oleh impedansi  dari lampu sehingga saat impedansi bisa diatur maka akan mempengaruhi nilai arus,  tegangan  dan  frekuensi  yang  melintasi  beban. Sehingga  terjadilah  perubahan  iluminasi  lampu  pijar tersebut [6].
Penelitian selanjutnya yaitu merancang modul proteksi arus  beban  lebih  yang  bertujuan  untuk  memutus  aliran listrik  ke  beban  ketika  terjadi  beban  lebih  dengan menggunakan relai arus lebih. Penelitian ini menggunakan  generator  sinkron  tiga  fasa  dengan penggunaan  beban  resistif.  Sensor  arus  untuk  membaca nilai arus pada beban. Serta adanya sebuah indikator yang menandakan  telah  terjadinya  beban  lebih  dengan menggunakan lampu indikator atau buzzer [3].
Penelitian  selanjutnya  yaitu  rancang  bangun  sistem proteksi  beban  lebih  pada  perangkat  elektronik  berbasis Arduino.  Tujuannya  adalah  untuk  melindungi  peralatan elektronik dari kerusakan atau paling tidak meminimalisir terjadinya  kerusakan.  Pada  penelitian  ini  menggunakan relai  arus  lebih  sebagai  pemutus  dan  sensor  arus  serta tegangan  untuk  membaca  nilai  arus  dan  tegangan  pada
peralatan elektronik. Keypad digunakan untuk memasukkan nilai batas daya yang digunakan pada beban sehingga jika terjadi beban lebih  maka relai akan bekerja [7].

## II. METODE PENELITIAN
Bahan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah  generator  sinkron  tiga  fasa,  sensor  arus  untuk membaca  nilai  arus  pada  beban,  mikrokontroller,  modul Internally Triggered TRIAC , trainer , kabel jumper, lampu pijar  sebagai  beban  resistif  pada  generator,  LCD  sebagai penampil  karakter,  multimeter  atau  clampmeter,  laptop, osiloskop dan rumah lampu ( fitting ).
Gambar 1. Spesifikasi Generator Sinkron Tiga Fasa
Internally  Triggered  TRIAC merupakan  komponen terintegrasi  yang  terdiri  dari DIAC dan TRIAC . DIAC akan  mengalirkan  arus  ketika  tegangan  breakdown terlampaui  sesuai  tegangan  pemicu  oleh TRIAC sehingga TRIAC aktif untuk bisa mengatur tegangan keluaran yang mengalir  ke  beban  [4].  Tegangan  yang  diatur  oleh Internally  Triggered  TRIAC akan  mempengaruhi  nilai arus  yang  mengalir  ke  beban.  Hal  ini  karena  tegangan berbanding lurus dengan arus.
Mulai
Studi Literatur Perancangan sistem Uji Coba : 1. Sensor Arus 2. Dimmer Pengujian sistem secara keseluruhan Tidak Analisis dan Kesimpulan Selesai Ya Uji coba sukses: Sistem dapat menurunkan nilai arus sesuai setpoint Yaitu 0.50 A
Gambar 2. Flowchart Penelitian
Pertama-tama  dilakukan studi  literatur yang berkaitan dengan penelitian ini. Selanjutnya dilakukan perancangan sistem  yang  terdiri  dari  mikrokontroller,  sensor  arus, LCD. Semua komponen dirancang menjadi satu di dalam sebuah  kotak  plastic.  Kemudian  dilanjutkan  dengan perancangan  beban  resistif  yaitu  lampu  pijar  100  W sebanyak  dua  buah  dan  lampu  pijar  5  W  sebanyak  satu buah.  Ketiga  lampu  tersebut  dihubung  parallel.  Tahapan berikutnya  adalah  uji  coba Internally  Triggered  TRIAC dan  sensor  arus.  Kemudian  dilakukan  uji  coba  sistem secara  keseluruhan  untuk  melihat  respon  sistem  dalam menstabilkan  nilai  arus  sesuai setpoint yang  ditetapkan ketika terjadi beban lebih.
Generator Sinkron 3 Fasa Zero Crossing Detector Internally Triggered TRIAC Sensor Arus Lampu Set Point Arus 0.50A Control AC 220V AC 220V AC 220V DC 5V DC 5V DIMMER Gambar 3. Diagram Blok Sistem
Pada sistem sudah ditetapkan nilai setpoint yaitu 0.50 A.  Keluaran  generator  terhubung  dengan Internally Triggered  TRIAC dimana  pada  modul  ini  sudah  terdapat rangkaian Zero Crossing Detector . Sensor arus terhubung dengan  beban  untuk  membaca  nilai  arus  pada  beban. Ketika nilai arus yang terbaca sensor diatas setpoint maka sistem  akan  merespon  untuk  menstabilkan  kembali  nilai arus ke setpoint yang ditetapkan yaitu 0.50 A.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  ini  berdasarkan  uji  coba Internally  Triggered  TRIAC dan  sensor  arus.  Kemudian dilakukan  uji  coba  sistem  keseluruhan.  Jika  nilai  arus yang  terbaca  sensor  diatas  0.50  A  maka  dianggap  beban lebih  dan  sistem  melakukan  penurunan  nilai  tegangan  ke beban  agar  nilai  arus  bisa  kembali  stabil  sesuai setpoint yaitu 0.50 A. A. Kalibrasi Sensor Arus Sebelum dapat digunakan sensor arus harus dikalibrasi terlebih  dahulu  dengan  cara  menyamakan  nilai  yang terbaca pada alat ukur dengan pembacaan sensor.
Tabel 1 Data Hasil Kalibrasi Sensor Arus Alat Ukur (A) Sensor Arus (A) Error % 0.57 0.58 1.72 0.67 0.68 1.47 0.77 0.78 1.28 0.87 0.88 1.13 0.97 0.98 1.02 1.07 1.08 0.92 1.17 1.18 0.84 1.27 1.28 0.78 1.37 1.39 1.43 1.47 1.49 1.34 1.57 1.59 1.25
Berdasarkan  data  pada  tabel  diatas  maka  didapatkan grafik  linearitas  sensor  arus.  Dalam  uji  coba  ini  akan memperlihatkan linearitas nilai arus dari alat ukur dengan pembacaan  sensor.  Dari  gambar  dapat  dilihat  bahwa  R 2 atau nilai korelasi untuk sensor adalah 1, memiliki tingkat hubungan  linieritas  yang  sangat  tinggi.  Dikatakan  sangat tinggi  karena  tingkat  hubungan  atau  korelasi  antara  dua variabel yang dibandingkan antara pembacaan dari sensor dengan alat ukur memiliki nilai korelasi antara 0.8 sampai dengan 1.
Gambar 4. Grafik Kalibrasi Sensor Arus
B. Uji Coba Sensor Arus Pada tahapan ini sensor arus diuji dengan menggunakan  beberapa  kombinasi  lampu  pijar  sebagai beban  resistif.  Kombinasi  lampu  yang  digunakan formasinya dapat dilihat pada Tabel 2, tabel ini digunakan untuk mempermudah dalam proses pengujian sistem. Tabel 2 Hasil Uji Coba Sensor Arus Terhadap Beban
No. Beban Arus (A) 100 W 15 W 15 W 5 W  5 W
1. on off
off off off 0.40 2. on on off off off 0.47 3.
on on on off off 0.54
4. off off on on on 0.19
C. Uji Coba Internally Triggered TRIAC
Pada  tahapan  ini  modul Internally  Triggered  TRIAC diuji untuk mengatur tegangan keluaran yang mengalir ke beban  dengan  cara  mengatur  nilai duty  cycle melalui program.  Pengujian  pertama  melihat  bentuk  sinyal Zero Crossing  Detector pada  osiloskop. Zero  Crossing Detector berfungsi  untuk  mendeteksi  nilai  nol  pada persilangan sinyal sinusoidal.
Gambar 5. Bentuk Sinyal Zero Crossing Detector
Pengujian  berikutnya  adalah  untuk  melihat  tegangan keluaran Internally  Triggered  TRIAC dengan  cara mengatur nilai duty cycle .
Gambar 6. Bentuk Sinyal Keluaran Internally Triggered TRIAC Duty Cycle 20% Tabel 3 Tegangan Keluaran Internally Triggered TRIAC PWM Tegangan Keluaran (V) Duty Cycle (%) 25.5 20 10 51 47 20 76.5 87 30 102 124 40 127.5 157 50 153 183 60 178.5 205 70 204 215 80 229.5 218 90 255 219 100
D. Uji Sistem Keseluruhan
Pada  tahapan  ini  sistem  keseluruhan  diuji  dan terhubung  ke  beban  yang  sudah  dirangkai.  Dalam  sistem ini sudah ditetapkan nilai setpoint yaitu 0.50 A. Jika nilai arus  yang  terbaca  sensor  diatas  0.50  A  maka  dianggap terjadi  beban  lebih.  Sehingga  sistem  memberikan  respon dengan  menurunkan  nilai  tegangan  oleh Internally Triggered TRIAC yang mengalir ke beban agar nilai arus bisa  stabil  sesuai setpoint yang  ditetapkan.  Tegangan masukkan generator yang digunakan adalah 220 V.
Tabel  4  Data  Pengaruh  Beban  Terhadap  Tegangan Keluaran Generator Beban Tegangan Generator (V) L1 L2 L3 Masukan (V) Keluaran (V) off off off 220 220 on off off 220 202 off on off 220 202 off off on 220 215 on on off 220 194 off on on 220 198 on on on 220 192
Berdasarkan  data  Tabel  4  dapat  dianalisa  bahwa tegangan  generator  dipengaruhi  oleh  adanya  beban. Semakin  banyak  beban  ditambahkan  maka  tegangan
generator  akan  menurun  seiring  bertambahnya  beban tersebut.  Hal  ini  menyebabkan  pada  lampu  terjadi  kedip cahaya akibat menurunnya tegangan generator.
Tabel 5 Data Keluaran Sistem Terhadap Arus Generator Beban Arus Open Loop (A) Arus Close Loop (A) PWM L1 L2 L3 off off off 0 0 255 on off off 0.40 0.40 255 off on off 0.40 0.40 255 off off on 0.07 0.07 255 on on off 0.80 0.50 42 off on on 0.46 0.46 255 on on on 0.86 0.50 37
Berdasarkan  data  Tabel  5  dapat  dianalisa  bahwa sistem  bekerja  sesuai  yang  diinginkan.  Bertambahnya beban  menyebabkan  nilai  arus  semakin  besar.  Sistem dapat  merespon  saat  terjadi  arus  beban  lebih  dengan menurunkan  nilai  tegangan  yang mengalir  ke  beban  agar nilai  arus  bisa  stabil  kembali  pada setpoint yang ditetapkan yaitu 0.50 A.
Gambar 7. Bentuk Sinyal Keluaran Sistem (Puncak Atas)
Berdasarkan perhitungan diatas dapat diketahui bahwa tegangan  yang  mengalir  ke  beban  diturunkan  ke  nilai 17.67  V  agar  nilai  arus  bisa  selalu  stabil  pada setpoint yang ditetapkan yaitu 0.50 A.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 A ru s (A ) Setpoint L1 ON L2 ON L3 ON
Gambar 8. Grafik Sistem Nilai Arus Terhadap Beban
Gambar 9. Kombinasi Beban L1 dengan L2 dan L3
Dari  grafik  dapat  dilihat  bahwa  saat  L1  nyala  nilai arusnya  adalah  0.40  A.  Ketika  L2  dinyalakan  maka  nilai arus  naik  hingga  0.80  A.  Sistem  merespon  terjadinya beban  lebih  sehingga  sistem  menurunkan  nilai  tegangan yang mengalir ke beban agar nilai arus bisa kembali stabil pada setpoint yang  ditetapkan.  Saat  L3  dinyalakan  nilai arus  kembali  naik.  Sistem  merespon  kembali  bahwa terjadi  beban  lebih  dan  menurunkan  nilai  tegangan  ke beban  agar  nilai  arus  bisa  stabil  kembali  pada setpoint yang ditetapkan yaitu 0.50 A.

## IV. KESIMPULAN
Dari pengujian serta pembahasan yang ada maka dapat disimpulkan  bahwa  sensor  arus  PZEM-004T  merupakan sensor  dengan  pembacaan  digital  yang  dapat  mengukur nilai tegangan, arus, faktor daya, dan frekuensi. Memiliki tingkat akurasi dalam pengukuran yang cukup baik. Hasil kalibrasi sensor arus memiliki nilai error rata-rata sebesar 1.12%.  Sistem  dapat  menstabilkan  nilai  arus  saat  terjadi beban  lebih  pada setpoint yang  sudah  ditetapkan  yaitu 0.50  A.  Hanya  saja  tegangan  keluaran  generator menjadi tidak  stabil  karena  pengaruh  pembebanan.  Ada  baiknya sistem ini dilengkapi dengan AVR agar tegangan keluaran generator  saat  diberi  beban  bisa  stabil  pada  nilai  220  V. Tegangan  yang  mengalir  ke  beban  telah  diturunkan  saat terjadi  beban  lebih  ke  nilai  17.67  V  agar  nilai  arus  bisa stabil pada setpoint yang sudah ditetapkan yaitu 0.50 A .

## REFERENSI
[1] Alfaq,  M.  M.,  Sadana,  M.  F.  I.,  Amiruddin,  M.,  and Carsoni.  (2020).  Sistem  KendaliI  Frekuensi  Generator Metode On – Off. Prosiding Seminar Nasional NCIET , 1 , 111–117.
[2]   Andriansah,  A.  K.,  &  Haryudo,  S.  I.  (2020).  Sistem Pengaturan  Beban  Generator  Satu  Fasa  Secara  Otomatis Berbasis  Arduino  Uno. Jurnal  Teknik  Elektro , 09 (02), 339–346.
[3]    Daud,  A.  (2019).  Rancang  Bangun  Modul  Proteksi  Arus Beban Lebih Dan Hubung Singkat. Jurnal Teknik Energi , 9 (1), 37–44.
[4]    Dewi,  K.,  Rapi,  S.,  Naim,  M.,  &  Sari,  E.  U.  (2016). Implementasi  Zero  Crosing  Pada  Kontrol  Unit  untuk pengaturan  Iluminasi  Lampu  Pijar  dan  Kipas  Angin Berbasis  Nuvoton. Prosiding  Seminar  Teknik  Elektro  & Informaika , 320–326.
[5]   Guntoro,  H.,  Somantri,  Y.,  &  Haritman,  E.  (2013).
Rancang  Bangun  Magnetic  Door  Lock  Menggunakan Keypad  dan  Solenoid  Berbasis  Mikrokontroler  Arduino Uno. Electrans , 12 (1), 39–48.
[6]    Herlan,  &  Prabowo,  B.  A.  (2009).  Rangkaian  Dimmer Pengatur  Iluminasi  Lampu  Pijar  Berbasis  Internally Triggered  TRIAC. INKOM  Journal  of  Informatics, Control Systems, and Computers , 3 (1), 14–21.
[7]    Ningsih, M. Y., & Adam. (2018). Rancang Bangun Sistem Proteksi Beban Lebih pada Perangkat Elektronik Berbasis Arduino. Seminar  Nasional  Industri  dan  Teknologi (SNIT) , 55–60.
[8]    Tandioga, R., Marhatang, Payung, T. T. R., & Khatimah, H.  (2014).  Analisis  Pengaturan  Tegangan  Generator Sinkron Tiga Fasa Hubungan Bintang Akibat Pembebanan
Tidak Seimbang. SINERGI , 2 , 170–180.
[9]   Yani,  A.  (2018).  Pengaruh  Perubahan  Beban  Resistif Terhadap  Sistem  Tenaga  Listrik. Journal  of  Electrical Technology , 3 (1), 18–21.
[10]  Yusniati, & Matondang, N. N. S. (2020). Analisis Sistem Pembebanan  Pada  Generator  Diesel  Titi  Kuning. SEMNASTEK UISU , 59–64.