UPS (Uninterruptible Power Supply) Part I

Penggunaan peralatan listrik saat ini sudah menjadi kebutuhan yang mendasar terutama pada industri dan perkantoran yang menggunakan berbagai peralatan listrik untuk mendukung operasi kerja. Penggunaan yang besar ini tentunya akan menghasilkan masalah pada jalur supply tenaga listrik. Dan sebagai solusinya adalah penggunaan UPS (Uninterruptible Power Supply) sebagai alternatif sumber tenaga sementara.

Penggunaan UPS saat ini sudah mulai memasyarakat terutama pada perkantoran. Para pengguna kini sudah mulai menyadari bahwa keuntungan yang sudah seharusnya dapat diraih hilang begitu saja karena pada saat bertransaksi di internet supply tenaga listrik di komputer tersebut hilang. Dari ilustrasi tadi dapat dirasakan bahwa UPS sangat penting namun banyak pula orang awam yang belum menyadari pentingnya UPS tersebut.

Kegunaan UPS

Pada dasarnya UPS merupakan sumber tenaga alternatif sementara yang menggantikan supply tenaga listrik utama dalam hal ini sumber listrik PLN. Namun UPS yang baik mampu menangani permasalahan gangguan listrik yang lain seperti tegangan transien, tegangan spike, atau distorsi harmonisa/noise.

UPS sendiri merupakan sebuah sistem yang berdiri sendiri terhadap sistem supply tenaga listrik PLN. UPS diharapkan mampu melindungi peralatan listrik yang kritis terhadap gangguan supply tegangan listrik seperti komputer, jaringan komouter, bahkan peralatan industri agar terhindar dari kerusakan yang fatal.

Penggunaan UPS tidaklah menjadi suatu keharusan, namun yang menjadi acuan penentuan penggunaan UPS adalah terganggu/tidaknya peralatan listrik ketika terjadi gangguan supply tenaga listrik yang terjadinya tidak dapat diprediksikan. Selain itu dasar pertimbangan yang lain adalah berapa besar kapasitas UPS yang akan digunakan. Untuk pertimbangan yang kedua ini sebagai pengguna peralatan listrik harus dapat mengetahui peralatan listrik mana saja yang terganggu karena gangguan listrik dan jumlah daya yang dibutuhkan oleh peralatan listrik tersebut.

Pertimbangan kedua merupakan pertimbangan yang sedikit menjadi maslah bagi orang yang awam terhadap dunia elektronika. Pemilihan kapasitas yang terlalu kecil terhadap kebutuhan daya yang harus disupply pada saat terjadi gangguan tenaga listrik dapat berakibat pendeknya waktu pelayanan UPS. Tetapi pemilihan kapasitas UPS yang terlalu besar tentunya tidak efektif jika biaya juga menjadi dasar pertimbangan penggunaan UPS.

Penggunaan UPS penting/harus diaplikasi pada suatu kondisi :

q Ketika gangguan supply tenaga listrik menyebabkan bahaya pada kehidupan dan kepemilikan seperti pada rumah sakit pada bagian intesive care unit-nya, monitor keamanan industrial, proses sistem kontrol, dan sistem alarm.

q Ketika gangguan listrik ini menyebabkan kerugian waktu, kerugian biaya.

q Ketika gangguan listirk ini dapat menyebabkan gangguan/kerusakan data pada jaringan komputer, jaringan ATM, atau data-data militer yang sangat penting dan rahasia.

Tipe Sistem UPS

Sistem UPS mulai dibangun ketika sering terjadinya gangguan pada jalur listrik pada saat perang dunia ke-2 dimana saat itu penggunaanya masih pada instansi-instansi penting seperti rumah sakit, intansi pelayanan masyarakat dan instansi komunikasi yang penting.

q Rotary Power Source. Sistem UPS ini masih menggunakan mesin diesel yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listriknya. Apabila terjadi gangguan listrik maka secara otomatis akan menyalakan mesin diesel tersebut kira-kira 15 detik setelah terjadi gangguang listrik pertama kali. Dengan sistem seperti ini maka penggunaan listrik hanya terganggu dalam beberapa detik saja.

q Static Power Source. Sistem UPS ini dikembangkan pada sekitar 1960 ketika mulai dikembangkannya rangkan dengan menggunakan ‘solid state’. Sistem UPS ini menggunakan sumber tenaga DC sebagai sumber tenaga pengganti sementaranya melalui rangkaian-rangkaian inverter. Rangkaian-rangkaian inverter ini berfungsi untuk merubah tegangan DC ini menjadi tegangan AC dengan amplitudo dan frekuensi yang sama dengan supply tenaga listrik yang sesungguhnya.

Rotary Power Source

Sistem ini ternyata pada waktu itu masih belum mempunyai kinerja yang baik sehingga dikembangkan lagi sehingga muncul istilah ‘no-break flywheel’. Pada sistem ini, sebuah flywheel ini dihubungkan pada sebuah motor listrik dan dihubungkan secara mekanikal dengan generator beban, dalam hal ini adalah mesin diesel.

Ketika terjadi gangguan listrik maka inersia yang tersimpan pada flywheel akan menyebabkan flywheel ini tetap berputar dan otomatis menyalakan mesin diesel sampai supply listriknya kembali normal. Dengan sistem seperti ini maka tidak perlu waktu tenggang selama 15 detik untuk menunggu supply tenaga kembali normal karena supply tenaga dijaga konstan oleh roda flywheel ini. Walaupun demikian sistem seperti ini masih ada kekurangannya yaitu pada sistem pelumasan pada sistem bearing roda flywheel.

Untuk mengatur agar kecepatan putar flywheel kontan pada saat terjadinya gangguan listrik maka sebuah rangkaian yang dinamakan eddy current coupling dipasangkan antara generator dan flywheel. Dengan adanya rangkaian ini maka ketika kecepatan angular flywheel menurun maka nilai kopel yang ditimbulkan oleh eddy current coupling ini akan meningkat sehingga menyebabkan keceptan putar menyebabkan keceptan putar flywheel tetap konstan. Sehingga dengan kata lain dengan adanya eddy current coupling ini menyebabkan tidak adanya pergeseran frekuensi pada saat transisi ketika terjadi gangguan listrik.

Gambar 1

Rangkaian Eddy Current-Loop

Static Power Source

Sistem UPS seperti ini mulai dikembangkan pada awal tahun 1960 dengan menggunakan sumber tenaga tidak bergerak, dalam hal ini adalah baterai.

Gambar 2

Sistem UPS Statis Pertama

Sistem UPS pada gambar 2 merupakan sistem UPS yang dibangun dengan menggunakan 6 sampai 24 inverter yang tiap-tiap inverter menghasilkan gelombang kotak dengan perioda yang berbeda-beda. Kemudian gelombang kotak ini dijumlahkan sehingga menghasilkan gelombang staircase yang sudah menyerupai gelombang sinus. Agar didapatkan gelombang sinus yang mulus maka gelombang staricase ini dilewatkan pada sebuah filter yang memfilter kompnen gelombang dengan frekuensi lebih tinggi daripada frekuensi gelombang sinus yang diinginkan.

Sistem ini ternyata membutuhkan biaya yang semakin besar sejalan dengan penambahan jumlah inverter yang digunakan. Penambahan inverter ini akan menyebabkan gelombang sinus yang dihasilkan akan semakin baik, semakin halus.

Pada sistem UPS ini dibangun dengan menggunakan tiga bagian utama yaitu :

q Rangkaian Charger dan Penyearah

q Rangkaian Inverter

q Baterai

Berdasarkan operasi kerjanya sistem UPS dibedakan menjadi tiga golongan dimana masing-masing sistem mempunyai teknik yang berbeda-beda, yaitu :

q Continous UPS systems. Sistem UPS ini selalu bekerja mem-‘backup’ supply tenaga listrik sehingga pada sistem ini supply tenaga listrik selalu dirubah ke supply DC kemudian diubah kembali menjadi supply tenaga AC melalui sebuah inverter.

Gambar 3

Continous UPS Systems

q Forward transfer UPS Systems. Sistem ini akan bekerja menyuplai tenaga listrik ke beban ketika sensornya mendeteksi adanya gangguan supply tenaga listrik.

Gambar 4

Forward UPS Systems

q Reverse transfer UPS systems. Pada sistem ini output sistem UPS langsung terhubung dengan beban kritis namun pada kondisi gangguan tertentu maka beban kritis dapat dialihkan pada sumber tenaga lain selain UPS.

Gambar 5

Reverse UPS Systems

Keuntungan dengan menggunakan sistem UPS continous dan reverse adalah selain dapat melakukan back up­ supali tenaga listrik, UPS-UPS dengan sistem tersebtu juga dapat berfungsi sebagai supresor tegangan transien dan fluktuasi tegangan listrik.

Kemampuan sebuah UPS dapat menyuplai tenaga listrik semuanya tergantung dari besarnya kemampuan baterai dan jumlah beban yang menggunakan daya tersebut. Semakin besar kapasitas baterai dalam sebuah UPS maka UPS tersebut (dengan beban yang sama besar) akan mampu mensupply tenaga lebih lama daripada UPS dengan kapasitas baterai yang lebih kecil.

Oleh Susanto W.K