UPS

UPS (Uninterruptible Power Suply) adalah peralatan yang memiliki baterai yang dapat menggantikan sumber daya listrik utama ketika sumber listrik tersebut mengalami kegagalan. Ketika arus listrik dari sumber listrik utama mati, UPS menjadi sumber listrik untuk sementara dengan kemampuan antara 1 menit sampai 1 jam. Dengan cara seperti ini, pemakai komputer mendapat kesempatan untuk segera mengakhiri segala kegiatannya sehingga kalau ada dokumen yang belum disimpan bisa segera disimpan.

Nah yooo bagus kan fungsi UPS tersebut, dengan UPS pekerjaan kita di komputer menjadi aman (Maksudnya?) misalnya pas waktu mati listrik atau sekarang bisa dikatakan lagi deman mati listrik oleh PLN kita dapat menyimpan pekerjaan kita, karena komputer kita masih menyala beberapa menit, kok bisa nyala… ye… kan dah pake UPS makanya tetap hidup.. Oh.. gitu toh… Paling lama mungkin komputer kita bisa hidup selama 30 menit itu juga tergantung dari daya kekuatan energi UPS yang kita punya.

Paling harga UPS sekarang sekitar 600rb, itu tergantung merek ama daya simpannya. Tapi jujur aku yang buat post tentang UPS aja belum punya ampe karang… he3x. Tapi UPS sangat bermanfaat dan ini saya sarankan sih setiap komputer ada UPS nya, jangan hanya menggunakan STAVOLT. Karena pada UPS juga ada stabilizer-nya. Nah apalagi tuh stabilizer.. itu lhoo yg pengatur agar aliran listrik ke komputer kita tetap stabil sehingga tidak terjadi kongslet.

Uninteruptible Power Supply atau yang lebih dikenal dengan sebutan UPS, bagi sebagian orang, istilah ini mungkin terdengar akrab. Akan tetapi seringkali orang hanya mengenal dua jenis UPS yang memang paling mudah ditemui di pasaran. Kedua jenis tersebut adalah UPS jenis standby dan UPS jenis online. Pada kenyataannya, UPS masih memiliki beberapa jenis lainnya dengan keunggulan dan kekurangannya masing-masing.

American Power Conversion (APC), pemimpin global dalam layanan critical power dan cooling services yang juga terkenal dengan produk-produk UPSnya, memberikan informasi dan tips mengenai ragam UPS agar para pengguna dapat lebih mengenal dan memilih UPS yang sesuai dengan kebutuhannya.

Standby
UPS tipe Standby merupakan tipe yang biasa digunakan oleh para pengguna rumahan untuk disandingkan dengan PC mereka. Transfer Switch telah diatur untuk mengambil input AC (searah) sebagai sumber daya utama, sedangkan sumber daya cadangan diambil dari baterai atau Inverter (pada saat sumber daya utama padam). UPS dengan tipe seperti ini mampu melakukan filtrasi terhadap gangguan daya dan pengelolaan arus, di samping juga keuntungan bagi pengguna dari sisi rancangan yang efisien, ukurannya yang kecil serta biaya yang harus dikeluarkan terbilang murah.

Line Interactive
UPS tipe ini adalah yang paling sering digunakan pada unit small business, pengembang web, dan sejumlah server yang berada di departemen pemerintahan. Hal ini dikarenakan selain memiliki tingkat reliabilitas yang tinggi, tipe ini juga memiliki kemampuan menyesuaikan voltase yang cukup baik. Bagian Inverter (pengubah daya dari batere ke AC) selalu terhubung ke output sistem UPS. Dalam keadaan normal, Inverter akan melakukan pengisian batere. Sedangkan dalam keadaan listrik padam, Transfer Switch akan menutup dan mengalirkan daya dari batere ke output UPS. Posisi Inverter yang selalu terhubung ke output memberi tambahan penyaring daya. Hal inilah yang membuat UPS dengan tipe ini banyak digunakan untuk server dan kondisi listrik yang tidak terlalu baik.

Double Conversion Online
Tipe ini merupakan yang paling lazim untuk UPS dengan daya lebih dari 10kVA. Tipe ini memiliki kesamaan dengan tipe Standby. Hanya saja tipe ini memiliki sumber tenaga utama yang terletak pada Inverter, bukan pada sumber listrik AC. Pada tipe ini, terputusnya pasokan listrik utama tidak akan memicu sakelar transfer karena arus listrik AC yang masuk pada bagian input tengah melakukan pengisian pada batere yang memberikan tenaga pada Inverter yang terletak pada bagian output. Oleh karena itu, ketika arus listrik AC terputus, arus tenaga akan segera dialihkan tanpa mengambil jeda saat pengalihan terjadi. UPS tipe ini memperlihatkan kinerja di atas rata-rata. Dapat dikatakan tipe ini mendekati gambaran ideal dari sebuah UPS, sayangnya tipe ini menghasilkan panas yang cukup tinggi.

Delta Conversion Online
Diagram UPS ini merupakan bentuk teknologi Konversi Ganda (Double Conversion) yang terah diperbaharui dan tersedia dengan daya 5kVA hingga 1.6MW. Memiliki kemiripan dengan tipe Double Conversion, tipe ini menggunakan Inverter untuk selalu memasok voltase. Saat pasokan tenaga terputus, tipe ini melakukan hal yang sama dengan tipe Double Conversion.

Misalkan saja sebuah paket harus diantarkan dari lantai 4 ke lantai 5. Teknologi Delta Conversion menghemat energi dengan cara mengantarkan paket tersebut menurut perbedaan pada titik awal dan titik akhir saja. Delta Conversion memiliki dua fungsi, yang pertama adalah untuk mengendalikan karakteristik power input. Sedangkan fungsi yang kedua adalah untuk mengendalikan arus pada input untuk mengarahkan proses pengisian pada sistem baterai. Hal yang perlu diingat adalah tipe ini meminimalisir energi yang terbuang. Selain itu, ia memiliki kompatibilitas tinggi terhadap beragam jenis generator serta mengurangi kebutuhan akan penggunaan kabel.

Pada akhirnya, semua jenis UPS yang telah disebutkan di atas memiliki tujuannya masing-masing dan tidak ada satu jenis pun yang dapat menjadi tipe yang paling 'ideal'. Kita harus dapat mengenal betul kebutuhan dan lingkungan tempat UPS akan diletakkan sebelum menentukan jenis apa yang akan digunakan.

Mengacu pada kategorisasi yang dibahas sebelumnya, tabel berikut akan mempermudah dalam melihat tipe manakah yang sesuai dengan kebutuhan Anda.

Tipe UPS: Standby
Keunggulan: Biaya rendah; efisiensi tinggi; desain kompak
Kekurangan: Baterai tetap terpakai saat listrik padam; tidak cocok untuk pemakaian di atas 2kVA
Keterangan: Paling cocok untuk pengguna personal

Tipe UPS: Line Interactive
Keunggulan: Reliabilitas tinggi; efisiensi tinggi; penyesuaian voltase baik
Kekurangan: Tidak cocok untuk pemakaian di atas 5kVA
Keterangan: Tipe UPS yang paling sering digunakan dalam kondisi listrik yang tidak menentu

Tipe UPS: Double Conversion On-Line
Keunggulan: Penyesuaian voltase yang sangat baik; mudah untuk disambungkan secara paralel
Kekurangan: Efisiensi rendah; harganya mahal untuk tipe dengan daya di bawah 5kVA
Keterangan: Mendekati gambaran ideal UPS, tapi menghasilkan panas yang cukup tinggi.

Tipe UPS: Delta Conversion On-line
Keunggulan: Penyesuaian voltase yang sangat baik; efisiensi tinggi
Kekurangan: Tidak cocok untuk penggunaan di bawah 5kVA
Keterangan: Efisiensi tinggi memperpanjang daur hidup perangkat saat digunakan pada sistem yang besar (srn).

apa itu UPS ???

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 :

# 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.

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

# 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.

# 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.

# 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 :

# Rangkaian Charger dan Penyearah

# Rangkaian Inverter

# Baterai

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

# 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.




Continous UPS Systems

# 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

# 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.


Elemen Sistem UPS

Karakteristik elemen yang mendukung sebuah sistem UPS ini sangat memegang peranan penting dalam performa UPS secara keseluruhan. Sehingga pada proses disain sebuah sistem UPS harus benar-benar diperhitungkan karakteristik masing-masing elemen tersebut. Elemen utama pendukung sebuah sistem UPS dibagi menjadi 3 bagian.


Rectifier-Charger

Pada bagian ini merupakan rangkaian yang umum dipakai dalam penyerahan dan pengisian baterai. Namun rangkaian inilah yang menjadi titik berat sistem UPS. Pada prinsipnya blok rectifier-charger ini akan mensuplai daya yang dibutuhkan oleh inverter dalam kondisi terbeban penuh dan pada saat itu juga dapat mempertahankan muatan di dalam baterai backup. Selain itu blok ini harus mempunyai batasan yang cukup tinggi dalam hal kemampuan mengalirkan daya ke output yaitu sebeasr 125-130%.

Jadi seandainya beban meningkat sampai 125% dari batas daya yang diijinkan maka blok ini harus masih bisa memberikan daya ke bagian inverter tanpa ada penurunan performa.

Karakteristik baterai juga perlu diperhitungkan dalam disain rangkaian charger-nya karena jika sebuah baterai diisi ulang dengan arus yang melebihi batasan kemampuan sebuah baterai dapat memperpendek umur baterai tersebut. Biasanya untuk arus pengisian sebuah baterai backup UPS ini adalah 80% dari kondisi arus yang dikeluarkan oleh baterai backup pada saat beban penuh (pada kondisi emergency-kondisi dimana suplai tenaga konvensional terganggu).

Batasan sebuah sistem UPS yang baik (menurut standar NEMA-National Electical Manufacturer Association) adalah dapat memberikan daya 100% terus-menerus (continous load) dan 2 jam pada beban 125% tanpa terjadi penurunan performa (kerusakan). Dalam hal baterai, baterai masih dapat dikategorikan sebagai kondisi layak pakai adalah baterai yang masih mampu memberikan daya 100% selama 1 jam jika lama pengisiannya selama 8 jam (ditentukan oleh manufaktur baterai).


Inverter

Kualitas inverter merupakan penentu dari kualitas daya yang dihasilkan oleh suatu sistem UPS. Sistem inverter yang membangun sebuah sistem UPS biasanya disesuiakan dengan beban kritis yang akan diaplikasikan. Pada dasarnya sistem inverter yang digunakan tidaklah menjadi masalah yang serius jika beban kritisnya masih berupa komputer saja tetapi ketidak sesuaian karakteristik inverter pada beban tertentu dapat menyebabkan sebuah sistem UPS berhenti bekerja.

Tugas utama dari sebuah inverter adalah merubah tegangan DC dari rangkaian rectifier-charger menjadi tegangan AC yang berupa sinyal sinus setelah melalui pembentukan gelombang dan rangkaian filter. Tegangan output yang dihasilkan harus stabil baik amplitudo tegangan maupun frekuensi tegangan yang dihasilkan, distorsi yang rendah, tidak terdapat tegangan transien serta tidak dapat diinterupsi oleh suatu keadaan.

Sistem inverter yang biasa digunakan adalah sistem Quasi-Square Wave inverter. Sistem ini dapat menghasilkan sinyal dengan duty cycle yang bervariasi yang mana harus dilakukan pemfilteran baik dengan menggunakan rangkaian ser/paralel LC. Dengan adanya filter ini maka sistem inverter akan lambat dalam merespon adanya tegangan transien dan frekunsinya pun akan tetap. Dengan adanya rangkaian ini maka effisiensi inverter biasanya mencapai 75%. Selain itu perlu adanya feedback yang menjaga agar didapatkan tegangan konstan, sehingga perlu adanya rangkaian regulator tegangan dengan feedback baik feedback berupa tegangan maupun berupa arus output. Pada bagian inilah yang menjadikan sebuauh sistem UPS menjadi rumit.




Gambar 1

Inverter dengan tipe Quasi-Square Wave

Tipe inverter quasi square wave ini hanya mempunyai effisiensi yang tidak terlalu tinggi yaitu 75% sehingga daya sebesar 25% terbuang untuk regulasi dan pengubahan tegangan DC menjadi tegangan AC. Dan di dalam blok osilator dan kontrol tidaklah sederhana sehingga membutuhkan komponen yang banyak dan biaya pembuatannya menjadi mahal.

Tipe inverter yang lain adalah tipe pulse width modulation. Tipe inverter ini menghasilkan deretan pulsa-pulsa yang dutycyclenya bervariasi. Pulsa-pulsa ini setelah melalui filter akan dihasilkan sebuah sinyal sinusoidal yang cukup baik. Tipe inverter pulse with modulation ini akan meningkatkan respon regulasi dan respon terhadap tegangan transien yang cukup baik. Walapun demikian tipe inverter seperti ini masih kompleks namun jumlah penggunaan komponen untuk kontrol tidak terlalu banyak. Tipe inverter semacam ini biasanya digunakan pada inverter dengan daya yang besar, sekitar 50KVA.



Gambar 2

Pulse Width Modulation Inverter

Sistem UPS dengan inverter PWM ini dapat menghasilkan tegangan output yang baik dengan pengurangan komponen filter sehingga rangkaian filter menjadi lebih sederhana dan penurunan biaya pembuatan. Namun tipe inverter ini digunakan pada inverter dengan kapasitas daya yang besar.



Gambar 3

Pulsa PWM membentuk Sinusoidal

Tipe inverter yang lain adalah tipe inverter Step wave Inverter. Pada rangkaian step wave inverter ini menggunakan inverter yang banyak untuk mendapatkan sinyal sinusoidal yang baik dan pengurangan komponen filter. Jumlah inverter yang digunakan di dalam sebuah sistem UPS biasanya 3 buah tetapi dapat pula berjumlah 6 bahkan 12 (kelipatan 3).

Pada tipe regulator ini tegangan DC harus sudah teregulasi sebelum masuk pada bagian inverter agar tidak terjadi pergeseran tegangan kotak yang dihasilkan. Sistem UPS dengan inverter ini mempunyai effisiensi sampai 85% pada beban penuh.



Gambar 4

Step Wave Inverter


Dengan banyaknya inverter akan menghasilkan step yang lebih halus sehingga fungsi filter dapat diminimisasi. Penggunaan inverter dengan tipe ini jarang dipakai untuk aplikasi komputer tetapi biasanya digunakan untuk aplikasi 3 fasa dengan kapasitas daya yang besar. Walaupun demikian kelemahan sistem inverter ini adalah dengan banyaknya inverter yang digunakan akan menghasilkan sinyal sinus yang baik namun biaya yang dibutuhkan untuk membuat invertet ini menjadi berlipat-lipat tergantung dari jumlah inverter yang digunakan.

Yang menjadi titik berat pada tipe inverter ini adalah pada bagian osilator dan kontrolnya karena pada bagian ini akan menghasilkan trigger-trigger bagi SCR-SCR yang berfungsi sebagai inverter tersebut dengan perioda yang disesuaikan antara yang satu dengan yang lainnya sehingga dapat membentuk sinyal stair case up/down dengan frekuensi yang sesuai dengan frekuensi yang dinginkan.

Transfer Switches

Pada umumnya saklar pemindah dibagi menjadi 2 bagian yaitu ;

# Electromekanikal

# Static

Pada saklar elektromekanikal dibangun dari relay-relay yang salah satu terminal mendapatkan suplai tegangan dari suplai konvensional dan yang lain dari sistem UPS.




Gambar 5

Saklar Elektromekanikal

Pada sistem saklar statis digunakan komponen semikonduktpr seperti SCR. Pada dasarnya penggunaan SCR akan lebih baik karena kecepatan peralihan pada saklar elektromekanikal terlalu lama yaitu sekitar 50 sampai 100 ms jika dibandingkan dengan operasi pemindahan yang dilakukan dengan SCR yang hanya membutuhkan waktu 3 sampai 4 ms.



Gambar 6

Saklar Statis

Dari ketiga bagian utama sebuah sistem UPS, bagian rectifier-charger dan bagian inverter sangat memegang peranan penting bagi sebuah UPS.