.jpg)
Hasil dari penelitian yaitu pembuatan rancangan modul alat latih keselamatan listrik Alternating Current (AC) dan Direct Current (DC) yang dapat menunjang terlaksananya pengukuran kelistrikan mahasiswa Program Studi Rekayasa Keselamatan dalam melakukan pengendalian ledakan dan bahaya listrik di tempat kerja. Praktik yang dilakukan meliputi tegangan AC dan DC, dikarenakan AC merupakan arus listrik bolak balik. Sumber arus AC yang paling umum adalah berasal dari induksi elektromagnetik yaitu dari generator AC yang secara eksklusif dioperasikan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) ataupun generator portable (genset AC) (Nurqalbi, 2024). AC pada umumnya sering digunakan di rumah tangga, dimana arus AC digunakan sebagai sumber energi untuk mengoperasikan perangkat-perangkat elektronik seperti televisi, air conditioner (AC), lampu rumah dan sebagainya. DC merupakan arus listrik searah, sumber DC pada umumnya berasal dari proses kimiawi yang merupakan hasil induksi elektromagnetik yang berasal dari sumber energi alam yang terbarukan (Afrizal, 2025). Sumber arus DC berasal dari kimiawi yaitu baterai (elemen volta) dan akumulator (aki). Pada umumnya arus DC yang paling sering digunakan adalah aki mobil bagi perangkat elektronik di dalam mobil seperti lampu mobil, tape, pemantik rokok dan lain sebagainya (Priyanto, 2023).
Berdasarkan kegunaan dari arus AC dan DC yang selalu kita gunakan di kehidupan sehari-hari baik pribadi maupun di tempat kerja, sehingga perlu mahasiswa melakukan praktik langsung dalam pencegahan bahaya listrik yang dapat mengakibatkan kebakaran bahkan ledakan jika tidak sesuai dengan prosedur baik penggunaan maupun pengamanannya (Yasemo, 2022). Desain yang selanjutnya akan diimplementasi menjadi produk training kit memiliki fungsi untuk memfasilitasi mahasiswa dalam mengimplementasikan semua materi atau konsep yang masih berupa imajiner (imajinasi) dapat diwujudkan secara nyata, sehingga dapat dilaksanakan praktik secara nyata. Training kit juga dapat membantu meningkatkan keterampilan dan kreatifitas mahasiswa, dikarenakan dengan menggunakan trainer, mahasiswa lebih mudah mengeksplorasi dan menguji praktikum dengan variabel-variabel yang berbeda serta dapat mengetahui pengendalian yang harus dilakukan untuk mencegah terjadinya kegagalan kelistrikan yang dapat mengakibatkan terjadinya kecelakaan kerja (Naibaho, 2024). Komponen dan desain yang akan digunakan dalam rancang bangun training kit tegangan AC dan DC menggunakan komponen yang menunjang keselamatan penggunanya dalam melakukan praktik kerja/ pelaksanaan praktikum.
Daftar komponen yang digunakan dalam rancang bangun modul alat pelatihan keselamatan listrik AC/DC dalam pencegahan bahaya kelistrikan dan ledakan pada tabel 1 yaitu sebagai berikut:
Tabel 1. Daftar Nama dan jumlah komponen Rancang Bangun AC dan DC
Alat dan bahan yang digunakan yaitu alat dan bahan yang tidak bersifat konduktor/ bersifat isolator (tidak menghantarkan listrik), sehingga dapat memberikan rasa aman bagi praktikan/pengguna dalam pengukuran kelistrikan dan memudahkan Mahasiswa dalam mempelajari instalasi listrik tanpa harus berinteraksi langsung pada panel listrik yang memiliki tegangan tinggi sehingga dapat memperkecil resiko yang ada bagi mahasiswa yang melakukan praktikum. Adapun Prototype ini berbahan dasar triplek dikarenakan triplek memiliki segi keunggulannya seperti bersifat isolasi, tidak mudah pecah, tahan lama (tidak menguning), dan ringan, serta lentur (jika dipanaskan dapat diubah bentuknya) (Rahmatullah, 2021).
Tabel 1 merupakan komponen-komponen yang digunakan dalam Rancang Bangun AC dan DC, adapun fungsi komponen pada Rancang Bangun AC, diantaranya:
1. Peacefair PZEM-022 kWh Meter Digital 100A, berfungsi untuk mengukur penggunaan daya listrik, voltase, arus, dan energi yang dikonsumsi.
2. MCB NEW DOMAE 10A Schneider, berfungsi sebagai saklar yang berperan dalam penghubung dan pemutus arus listrik (MCB) untuk melindungi rangkaian dari beban berlebih atau hubungan singkat.
3. Panel Meter SMC/Voltage Meter (Voltmeter) BE-96 AC 300V, berfungsi untuk mengukur tegangan dalam sirkuit ac yang digunakan oleh perangkat
4. Panel Meter SMC / Amper Ampere Meter Direct BE-96 AC, digunakan untuk mengukur arus dalam sirkuit AC. Akan terpasang dalam jalur seri dengan beban yang terhubung (seperti kipas angin atau lampu)
5. Broco Fitting Lampu Segi 1210, digunakan untuk menghubungkan dan menyalakan bohlam lampu. Ditempatkan dalam rangkaian untuk mendistribusikan daya ke lampu pijar
6. Broco Stop Kontak Internasional Plano E15B-55S White Universal Socket, berfungsi untuk menghubungkan perangkat listrik ke sumber listrik(kipas angin dan solder ac
7. SAKLAR SERI DOUBLE WEJ 5531 WS PANASONIC, digunakan untuk mengontrol aliran daya listrik pada perangkat, memungkinkan pemutusan atau penyambungan aliran listrik pada dua perangkat sekaligus
8. Broco Saklar Engkel 1 Gang 1 Way New Gee Cream Saklar Single, digunakan untuk mengontrol satu perangkat secara individual, misalnya mengontrol aliran daya ke kipas angin atau lampu.
9. Kipas Angin Tornado Okayama OK 1075 10 in, besi kipas angin meja besi bahan yang terhubung dengan panel meter dan stop kontak digunakan daya listrik dan mempengaruhi pengukuran pada arus dan daya.
10. Solder Listrik 100W, perangkat lain yang bisa digunakan dalam praktikum untuk menjadi beban yang mengkonsumsi daya listrik.
11. Bohlam Bening Bohlam Lampu Pijar 40W, merupakan beban tambahan dalam rangakian untuk mempraktikkan pengukuran daya listrik, tegangan dan arus.
Pada Tabel 1 merupakan komponen-komponen yang digunakan dalam Rancang Bangun AC dan DC, adapun fungsi komponen pada Rancang Bangun DC, diantaranya:
1. Lampu bohlam LED DC 12 V 10 W/ Lampu Aki, digunakan sebagai beban dalam rangkaian DC, mengkonsumsi daya sesuai dengan spesifikasinya.
2. Panel Meter SMC/Ampere Meter BE-96, digunakan untuk mengukur arus dalam rangkaian
3. Panel Meter SMC/Voltage Meter (Voltmeter) BE-96 AC 300 V, digunakan untuk mengukur tegangan dalam rangkaian DC
4. 10 Inch Kipas Angin DC 12V Kipas Angin, beban yang mengkonsumsi daya DC dan digunakan dalam rangkaian untuk pengujian dan eksperimen
5. Saklar Seri Double WEJ 5531 WS Panasonic, digunakan untuk mengantarkan aliran daya listrik pada dua perangkat secara bersama, mengaktifkan atau menonaktifkan dua jalur dalam rangkaian.
6. Broco Saklar Engkel 1 Gang 1 Way New Gee Cream, digunakan untuk mengontrol satu perangkat secara individual dalam rangkaian, seperti kipas angin atau lampu
7. Car Blade Standard Fuse Holder Housing Rumah Panel Sekring Mobil Besar, rangkain kelistrikan akan terjamin keamanannya jika terjadi hubungan arus pendek atau aliran arus listrik berlebih yang disebabkan oleh banyak faktor.
8. Car Fuse Sekering Mobil 1 A-10A Tancap Besar Kecil, digunakan untuk memberikan perlindungan pada rangkaian DC, memutuskan rangkaian jika arus melebihi batas yang ditentukan
Tata Letak Komponen
Perancangan tata letak komponen atau peralatan yang akan dipasang pada papan modul dapat dilihat pada gambar 1 dan 2 sebagai berikut :
Pada gambar 1 dideskripsikan modul pelatihan tegangan Alternating Current dengan 9 komponen yang akan dipasang pada modul yaitu KWH meter, MCB 1 phase, penghasil panas AC, ampere meter dan voltmeter, fitting lampu AC, saklar lampu ganda, saklar tunggal AC, stop kontak AC, beban motor kipas AC.
Pada gambar 2 dideskripsikan modul pelatihan tegangan direct current dengan 10 komponen yang akan dipasang pada modul yaitu power supply unit, socket PSU, LED indikator, knop ampere dan voltase fitting lampu DC, saklar lampu ganda AC, saklar tunggal AC, ampere meter dan voltmeter, motor DC, dan penghasil hasil.
Berdasarkan penentuan tata letak komponen, selanjutnya dilakukan desain 3D rangkaian AC dan DC untuk menggambarkan implementasi trainer kit. Desain rancang bangun dapat dilihat pada gambar 4 untuk rangkaian AC dan gambar 5 untuk rangkaian DC. Pada tahap analisis untuk rancang bangun penelitian ini digunakan persamaan analisis sebagai dasar teoritis untuk menjelaskan perilaku arus bolak balik (AC) dan arus searah (DC). Tahap ini berfungsi untuk menurunkan rumus-rumus yang relevan dengan konsep arus AC dan DC (Ismara, 2016).
Alternating Current (AC)
Gambar 4. Rancang Bangun Rangkaian Alternating Current (AC)
Melalui pendekatan matematis ini, karakteristik rangkaian dapat dipahami lebih mendalam sebelum melakukan pengujian secara langsung. Untuk mendukung analisis arus AC pada rangkaian, digunakan berbagai rumus sebagai berikut:
Direct Current (DC)
Gambar 5. Rancang Bangun Rangkaian Direct Current (DC)
Melalui pendekatan matematis ini, karakteristik rangkaian dapat dipahami lebih mendalam sebelum melakukan pengujian secara langsung. Untuk mendukung analisis arus DC pada rangkaian, digunakan berbagai rumus sebagai berikut:
Gambar 6 merupakan tampak samping rancangan rangkaian AC dan DC, dimana trainer kit ini dapat digabungkan seperti pada gambar yang dimaksudkan untuk mempermudah pelaksanaan pengukuran/ pengujian dan dapat dipisah menjadi 2 rangkaian yaitu AC dan DC, hal ini dimaksudkan untuk mempermudah penyimpanan dan pemeliharaan atau perbaikan di setiap komponennya dalam pengendalian adanya proses kegagalan sistem. Pemeliharaan merupakan suatu usaha atau proses kegiatan untuk mempertahankan kondisi fisik, daya guna, dan daya hasil barang investasi. Fungsi pemeliharaan tegangan AC dan DC adalah untuk memastikan sistem kelistrikan beroperasi dengan aman, stabil, dan efisien, dengan mencegah gangguan seperti penurunan tegangan, kelebihan tegangan, kelebihan beban, dan kerusakan peralatan, serta memperpanjang umur komponen (Sitorus, 2022). Keselamatan menjadi aspek utama yang harus diperhatikan dalam rancang bangun rangkaian AC dan DC, dikarenakan risiko kecelakaan kerja dapat terjadi dimana pun dan kapan pun sehingga perlu adanya pengujian untuk mengetahui kemungkinan kegagalan yang akan terjadi (Agus, 2023).
Rancang Bangun Alat Pelatihan Tegangan AC dan DC.
Hasil Perhitungan Direct Current (DC)
Tabel 2. Hasil Perhitungan Direct Current (DC)
Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa kipas angin membutuhkan arus listrik sebesar 2,5 A dengan konsumsi energi sekitar 0,03 kWh setelah digunakan selama 1 jam. Nilai ini tergolong kecil dan sesuai dengan karakteristik beban motor kipas rumah tangga yang efisien, sementara itu, lampu LED DC 120V dengan daya 10 W hanya memerlukan arus sekitar 0,83 A. Setelah digunakan selama 4 jam, energi yang terpakai mencapai 0,1 kWh. Hal ini menunjukkan bahwa lampu LED memiliki efisiensi tinggi karena dengan daya yang relatif kecil sudah mampu memberikan pencahayaan yang cukup. Hasil lampu LED DC 12V–24V dengan daya 75 W, hasil perhitungan menunjukkan arus yang dibutuhkan sebesar 6,25 A. Setelah digunakan selama 4 jam, energi yang terkonsumsi adalah 0,75 kWh. Nilai arus ini lebih besar dibandingkan dengan beban lainnya karena daya yang digunakan juga lebih tinggi.
Hasil keseluruhan hasil perhitungan arus, dapat disimpulkan bahwa beban listrik yang digunakan masih berada dalam batas aman jika dipasangkan dengan kabel berpenampang 2,5 mm². Kabel jenis ini berdasarkan standar SNI (Standar Nasional Indonesia) mampu menyalurkan arus hingga sekitar 18–20 A dengan aman, jauh di atas kebutuhan arus maksimum beban yang hanya sebesar 6,25 A. Dengan demikian, penggunaan kabel 2,5 mm² tidak hanya aman, tetapi juga sesuai standar instalasi listrik rumah tangga dan mampu mencegah risiko seperti pemanasan berlebih atau korsleting.
Berdasarkan hasil perhitungan pada sistem tegangan AC 220 V, diketahui bahwa kipas dengan daya 60 W memerlukan arus sekitar 0,27 A dan energi yang dikonsumsi setelah 1 jam pemakaian sebesar 0,06 kWh. Lampu dengan daya 40 W membutuhkan arus sebesar 0,18 A dengan konsumsi energi 0,04 kWh dalam waktu yang sama. Sementara itu, solder dengan daya 100 W memerlukan arus 0,45 A dengan energi terpakai sebesar 0,1 kWh per jam. Jika ketiga beban tersebut dinyalakan secara bersamaan, total arus yang mengalir hanya sekitar 0,90 A dengan total energi sebesar 0,20 kWh setiap jamnya. Nilai arus ini relatif kecil dan masih jauh di bawah kapasitas arus yang biasa dialirkan pada instalasi rumah tangga. Pada beban AC, perlu dipahami bahwa perhitungan arus dengan rumus I = P/V berlaku ketika faktor daya (power factor) mendekati 1. Untuk beban resistif seperti lampu dan solder, faktor daya hampir 1 sehingga hasil perhitungan sesuai. Namun, untuk kipas yang menggunakan motor induksi, faktor daya bisa lebih rendah, misalnya 0,8, sehingga arus aktual bisa sedikit lebih besar. Meski demikian, perbedaan tersebut tidak signifikan dan masih aman untuk instalasi. Penggunaan kabel dengan luas penampang 2,5 mm² pada instalasi sudah sangat memadai dalam menyalurkan arus pada beban ini. Berdasarkan standar SNI, kabel tembaga 2,5 mm² mampu menyalurkan arus hingga 18–20 A, sedangkan kebutuhan maksimum dari ketiga peralatan ini hanya sekitar 0,90 A. Artinya, terdapat margin keamanan yang sangat besar sehingga kabel tidak akan mengalami pemanasan berlebih maupun risiko korsleting. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa pemakaian kabel 2,5 mm² tidak hanya aman, tetapi juga sesuai standar nasional untuk instalasi listrik rumah tangga.
Tim Peneliti:
1. Novita Lizza Anggraini, S.K.M., M.P.H
2. Himawan Wicaksono, S.ST., M.T
3. Mayati Isabella, S.T., M.T
4. Naufal Nibraas N.H
5. Maulana Ibrahim
6. Tama Riska Br Sembiring
7. Randy Febrian
Manfaat rancang bangun alat pelatihan ini yaitu untuk dipergunakan dalam latihan melakukan pengukuran kelistrikan pada tegangan AC dan DC, sehingga peserta pelatihan tidak langsung berhadapan dengan panel yang memiliki tegangan tinggi dan berisiko besar jika terjadi kegagalan komponen maupun faktor manusia. Rancang bangun ini dirancang untuk memberikan keamanan dengan mempertimbangkan faktor ergonomi dan kemampuan peserta pelatihan yang minim akan pengetahuan kelistrikan, sehingga dapat mencegah kegagalan yang diakibatkan faktor manusia, dikarenakan kesalahan prosedur.