Uninterruptable Power Supply (UPS)

Dasar Teori

UPS (Uninterruptable Power Supply) adalah suatu alat yang berfungsi sebagai buffer antara power supply dengan peralatan elektronik yang kita gunakan seperti komputer, printer, modem, dsb. Bila ada gangguan, atau dengan kata lain suplai daya terputus, maka UPS akan segera bekerja dalam waktu secepat mungkin sehingga peralatan elektronik yang kita miliki tidak mengalami kerusakan. Dalam hal ini UPS berfungsi sebagai supply daya baru (backup dari supply daya utama).

Sering terjadi supply daya dari PLN yang terputus-putus maka mengakibatkan menurunnya kualitas supply daya dari PLN itu sendiri, padahal supply daya tersebut sangat berpengaruh terhadap kelangsungan hidup peralatan elektronik yang disuplainya. Beberapa hal utama yang menyebabkan menurunnya kualitas supply daya antara lain^[4] :

1. Tegangan lebih akibat petir. Tegangan lebih akibat petir biasanya terjadi dalam waktu beberapa mikro detik. Tegangan lebih ini biasanya dapat merusak perangkat keras (hardware) dari peralatan elektronik yang dikenainya. Seperti microchips, harddisk, monitor dsb.

2. Tegangan lebih akibat switch. Biasanya terjadi akibat mesin listrik dengan daya yang besar diputus dari supply.

3. Tegangan kedip sesaat akibat peralatan listrik berdaya besar baru dinyalakan. Tegangan kedip ini dapat menyebabkan komputer hang, salah pembacaan pada harddisk atau kerusakan fisik pada harddisk tersebut.

4. Tegangan kurang, akibat PLN tidak mampu melayani beban puncak. Hal ini mengakibatkan peralatan kita dicatu dengan tegangan lebih rendah dari ratingnya. Hal ini sangat berbahaya bagi peralatan kita sangat sensitif terhadap perubahan tegangan.

5. Black-Out . Tegangan dari PLN terputus.

Dalam UPS itu sendiri terdapat beberapa komponen penyusunnya, dimana setiap komponen tersebut mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Komponen penyusun utama dari sistem UPS tersebut antara lain :

a) Battery

Sebagai penyimpan energi listrik dimana prosesnya melalui reaksi kimiawi (elektro-kimia)

b) Rectifier

Berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dari supply daya untuk mengisi battery.

c) Inverter

Berfungsi untuk mengubah tegangan DC menjadi AC ke peralatan yang dilindungi oleh UPS.

Berdasarkan cara kerjanya UPS sendiri dibedakan lagi menjadi tiga yaitu Off-Line UPS, On-Line UPS, dan Line Interactive UPS dimana pada setiap jenis cara kerja tersebut terdiri dari normal mode, stored-energy mode, bypass mode^[3].

· Normal Mode

Beban disuplai oleh energi utama (tegangan input) melalui koneksi pararel antara daya input dan dari inverter. Inverter berfungsi menyediakan daya output dan/atau pengisian baterei.frekuensi output sesuai dengan frekuensi input .

· Stored Energy Mode

Ketika energi input tidak ada atau diluar toleransi UPS maka baterei dan inverter akan mensupply daya untuk beban. Saklar memutus hubungan dengan daya input dan menghubungkan dengan inverter. UPS menjalankan mode ini dalam waktu yang terbatas (stored energy time), atau sampai ketika daya input dihubungkan kembali ke UPS.

· Bypass mode

Mode ini dijalankan ketika ada suatu masalah (trouble) pada komponen UPS. Daya input UPS akan langsung dijadikan daya output UPS. Prinsip kerjanya mirip dengan normal mode.

Cara Kerja UPS :

1. Off-Line UPS

Jenis UPS ini memiliki ciri dimana switch yang terdapat pada rangkaiannya pada keadaan biasa menghubungkan antara supply tegangan utama dengan beban (peralatan) di mana pada saat yang sama battery di-charge oleh rectifier dan inveter dalam keadaan stand-by , pada saat supply tegangan utama terganggu maka switch dihubungkan dengan inverter untuk menyuplai beban. UPS jenis ini merupakan UPS paling murah diantara jenis UPS yang lain, karena komponen rectifier dan inverter memiliki rangkaian tidak terlalu kompleks^[1].

Kelemahan dari jenis ini adalah terdapat delay waktu pada saat perpindahan switch sehingga dapat mempengaruhi tegangan yang ada pada beban, maka perlu adanya sinkronisasi antara tegangan inverter dan supply utama.

Gambar 1: Blok Diagram Off-Line UPS ^[2]

2. On-Line UPS

Jenis UPS ini memiliki ciri dimana switch pada keadaan biasa menghubungkan supply tegangan utama dengan rectifier yang mengisi battery dan menyuplai inverter dimana inverter juga menyuplai beban secara kontinyu. Pada saat supply tegangan utama terganggu maka beban disupplsy oleh battery melalui inverter sedangkan posisi switch tidak berubah, posisi switch berubah jika inverter mengalami kerusakan sehingga beban langsung disupply oleh supply tegangan utama. Jenis ini lebih mahal daripada yang pertama karena inverternya harus baik.

Sedangkan kelemahannya adalah pada inverter karena jika inverter beroperasi secara terus menerus maka tidak menutup kemungkinan akan memperpendek umur dari inverter itu sendiri.

Gambar 2: Blok Diagram On-Line UPS^[2]

3. Line Interactive UPS

Pada jenis ini, UPS menggunakan sisitem bi-directional inverter sehingga battery di-charge oleh inverter bi-directional, dimana inverter selalu terhubung dengan beban dan supply tegangan utama secara paralel sedangkan switch terletak pada saluran utama tidak terhubung langsung dengan beban. Pada saat supply tegangan utama terganggu maka switch dilepas dan inverter mencatu beban tanpa terputus. Jenis ini juga memerlukan sisitem kontrol yang kompleks, karena inverternya bekerja secara bi-directional.

Gambar 3: Blok Diagram Line Interactive UPS ^[3]

Kesimpulan Sementara

Dari pembahasan diatas maka diperoleh kesimpulan sementara sebagai berikut:

· UPS terdiri dari tiga bagian utama yaitu rectifier,baterei,dan inverter

· UPS sendiri dibedakan lagi berdasarkan cara kerjanya yaitu Line Interactive UPS, On-Line UPS, dan Off-Line UPS

· Model kerja UPS ada 3 yaitu normal mode, stored-energy mode, bypass mode

Daftar Pustaka

1. Mohan, Undeland, Robbins.” Power Electronics : Converter, Application and Design “. John Willey and Sons. Singapore. 1989.

2. Business Breifing : Hospital Engineering & Facilities Managament 2004. URL http://www.powerware/healthcare.

3. IEE Review March 2000. URL http://www.ige-xao.com/

4. IEE Transactions On Power Electronics, Vol 18, No. 4, Juli 2003. URL http://en.wikipedia.org/wiki/Uninterruptible_power_supply.