pembinaan prototaip alat penjimatan tenaga elektrik · pdf filependekatan yang digunakan...
TRANSCRIPT
PEMBINAAN PROTOTAIP ALAT PENJIMATAN TENAGA ELEKTRIK BAGI
KEGUNAAN DOMESTIK DAN PERSEPSI PENGGUNA TERHADAP
PENGGUNAANNYA
ANIS SYAHIRAH BINTI RAJUDDIN
UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
v
ABSTRAK
Kajian ini dilakukan bertujuan untuk merekacipta satu alat yang boleh
menjimatkan penggunaan tenaga elektrik bagi penggunaan domestik. Penggunaan
tenaga elektrik boleh dijimatkan dengan pelbagai cara namun dalam era teknologi ini,
segala perkara perlu dilakukan dengan mudah, cepat dan efisien. Atas sebab itu, pereka
mengambil inisiatif untuk merekacipta satu alat yang boleh menjimatkan tenaga elektrik
dengan mudah. Konsep segitiga kuasa digunakan bagi mencapai objektif ini.
Pendekatan yang digunakan adalah penjimatan tenaga elektrik dengan pembetulan faktor
kuasa aktif dengan mengaplikasikan litar bersepadu (IC) UC3854. Litar pembetulan
faktor kuasa aktif ini berfungsi untuk pra-pengatur faktor kuasa dengan pembetulan
faktor kuasa sehingga 0.98 pada sebarang voltan talian antara 80 Vrms dan 260 Vrms.
Seramai 30 orang penduduk Taman Sri Pulai, Skudai dipilih sebagai responden bagi
mendapatkan maklum balas terhadap penggunaan alat penjimatan tenaga elektrik ini.
Instrument kajian yang digunakan dalam kajian ini ialah set soal selidik yang
mengandungi dua bahagian. Bahagian A berkaitan dengan profil responden dan
Bahagian B mengandungi item-item yang berkaitan dengan kajian yang dijalankan.
Data dan maklumat yang diperolehi telah dianalisis dengan menggunakan Statistical
Package for Social Science (SPSS) Version 12.0. Hasil analisis data diterangkan dalam
bentuk peratusan, kekerapan dan min. Nilai kebolehpercayaan instrument kajian ini
adalah α = 0.873. Secara keseluruhannya, hasil kajian menunjukkan penduduk Taman
Sri Pulai, Skudai bersetuju bahawa alat penjimatan tenaga elektrik ini patut dibangunkan
dan seterusnya dikomersialkan. Sebagai cadangan untuk kajian dimasa hadapan, Alat
Penjimatan Tenaga Elektrik ini masih dapat diperbaiki prestasinya dengan
mempelbagaikan lagi kegunaannya supaya tidak hanya terhad untuk menjimatkan tenaga
elektrik sahaja.
vi
ABSTRACT
The aim of this project is to built a prototype of electricity power saver for
domestic consumption. The electric usage can be saved in various ways. However in
this modern day technology everything must be done in the easiest, fastest and efficient
way. With this reason, the designer took the iniciative to design a device that can easily
save the electricity usage. Concept of power triangle is used to achieve this objective.
The approach used is by saving electricity using active power factor correction with
apply integrated circuit (IC) UC385. The function of this active power factor correction
circuit is for power factor pre regulator which will exhibit a power factor of 0.98 at any
line voltage between 80 Vrms and 260 Vrms. The study to seek feedback from
respondents towards the electricity power saver consumption is conducted in Taman Sri
Pulai, Skudai with the sample of the research constitute 30 residents. The instrument
used in this research is a set of questionnaires which consist of two sections. Section A
is about respondent’s profile and Section B contains items in the research. The analysis
of the findings, using the Statistical Package For Social Science (SPSS) Version 12.0
software is illustrated in the form of percentage, frequency and mean. Reliability value
of the instrument was α = 0.873. As overall, result of this research shows that residents
of Taman Sri Pulai, Skudai agreed that this electricity power saver should be developed
and commercialized. As a suggestion, the performance of this electricity power saver
can still be improved by diversifying it’s application so that it is not limited to save
electricity only.
vii
ISI KANDUNGAN
BAB TAJUK MUKA SURAT
PENGESAHAN STATUS TESIS
PENGESAHAN PENYELIA
HALAMAN JUDUL
HALAMAN PENGAKUAN ii
HALAMAN DEDIKASI iii
HALAMAN PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
ISI KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL xii
SENARAI GAMBARAJAH xiv
SENARAI SINGKATAN DAN SIMBOL xv
SENARAI LAMPIRAN xvi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Pengenalan 1
1.2 Latarbelakang Masalah 4
1.3 Pernyataan Masalah 5
1.4 Objektif Kajian 5
1.5 Persoalan Kajian 6
viii
1.6 Kepentingan Kajian 7
1.6.1 Menjimatkan kos penggunaan elektrik 7
1.6.2 Mempelbagaikan produk penjimatan elektrik 7
1.6.3 Memastikan keselamatan pengguna 8
1.6.4 Memberi kemudahan kepada pengguna 8
1.7 Skop Projek 8
1.8 Definisi Terminologi 9
1.8.1 Kuasa 9
1.8.2 Faktor Kuasa 9
1.8.3 Tarif 10
1.8.4 Penjimatan 10
1.8.5 Alat 10
1.8.6 Tenaga Elektrik 10
1.9 Kesimpulan 11
BAB 2 SOROTAN KAJIAN 12
2.1 Pengenalan 12
2.2 Tenaga Elektrik 12
2.3 Jenis-jenis Litar Arus Ulang-alik 13
2.3.1 Litar Perintang 14
2.3.2 Litar Pemuat 16
2.3.3 Litar Peraruh 18
2.4 Segitiga Kuasa 20
2.5 Faktor Kuasa 21
2.6 Pembetulan Faktor Kuasa 21
2.7 Litar Bersepadu (IC) UC3854 23
2.8 Kesimpulan 23
ix
BAB 3 METODOLOGI KAJIAN 24
3.1 Pengenalan 24
3.2 Proses Rekabentuk Kajian 24
3.2.1 Analisis 25
3.2.2 Reka Bentuk 26
3.2.3 Pembangunan Prototaip 26
3.2.4 Pelaksanaan Prototaip 27
3.2.4.1 Sebelum Projek Dilakukan 27
3.2.4.2 Semasa Projek Dilakukan 27
3.2.4.3 Selepas Projek Disiapkan 28
3.2.5 Penilaian 28
3.3 Rekabentuk Litar 28
3.4 Pemilihan Bahan 30
3.4.1 Alatan Tangan Yang Digunakan 30
3.4.2 Bahan Projek 31
3.5 Pengiraan Kos 32
3.5.1 Kos Bahan 32
3.5.2 Kos Upah 33
3.5.3 Kos Sampingan 33
3.5.4 Kos Pengeluaran 34
3.5.5 Keuntungan 34
3.6 Kaedah Pembuatan 35
3.6.1 Pembinaan 35
3.6.2 Pemasangan 35
3.6.3 Pengujian 36
3.7 Populasi Kajian 36
3.8 Instrumen Kajian 36
3.9 Kesahan Soal Selidik 37
3.10 Kajian Rintis 37
3.11 Analisis Data 38
x
3.12 Kesimpulan 40
BAB 4 PENGUJIAN REKA CIPTA DAN ANALISIS DATA 41
4.1 Pengenalan 41
4.2 Analisis Pengujian Alat Penjimatan Tenaga Elektrik
Sedia Ada Dipasaran 42
4.3 Analisis Pengujian Litar Kawalan 42
4.4 Perbandingan Analisis Alat Penjimatan Elektrik 43
4.5 Analisis dan Keputusan Soal Selidik 45
4.5.1 Analisis Bahagian A: Biodata Responden 45
4.5.1.1 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Jantina 45
4.5.1.2 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Umur 46
4.5.1.3 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Taraf Perkahwinan 47
4.5.1.4 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Tahap Pendidikan 47
4.5.1.5 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Kerjaya 48
4.5.1.6 Taburan Peratusan Responden
Mengikut Pendapatan Bulanan 49
4.5.1.7 Taburan Mengikut Purata Bil
Elektrik Sebulan 49
4.5.1.8 Taburan Mengikut Pengguna
Yang Pernah Mencuba Alat Penjimatan
Elektrik Sedia Ada Dipasaran 50
xi
4.5.2 Analisis Bahagian B: Analisa Setiap Item
Mengikut Aspek Pemasangan 51
4.5.2.1 Aspek Harga 51
4.5.2.2 Aspek Keselamatan 53
4.5.2.3 Aspek Keperluan 55
4.5.2.4 Aspek Mesra Pengguna 56
4.6 Analisis Keseluruhan Persoalan Kajian 58
4.7 Kesimpulan 59
BAB 5 RUMUSAN, CADANGAN DAN KESIMPULAN 60
5.1 Pengenalan 60
5.2 Rumusan Kajian 61
5.2.1 Rumusan Pengujian 61
5.2.2 Rumusan Soalan Kajian 62
5.3 Perbincangan 63
5.3.1 Keputusan Kajian Rakacipta 63
5.3.2 Hasil Soal Selidik 64
5.4 Cadangan Dan Masa Depan Projek 64
5.5 Kesimpulan 65
RUJUKAN 67
LAMPIRAN A-C 68-79
xii
SENARAI JADUAL
NO.JADUAL TAJUK MUKA SURAT
3.1 Alatan tangan yang digunakan dalam
penghasilan prototaip. 30
3.2 Senarai bahan yang digunakan dalam
penghasilan prototaip. 31
3.3 Jadual Kos Bahan 32
3.4 Tahap Penilaian Responden Berdasarkan Min 39
3.5 Pemeringkatan Skala Likert 1 39
3.6 Pemeringkatan Skala Likert 2 40
4.1 Dapatan pengujian alat penjimatan tenaga elektrik. 43
4.2 Taburan Peratusan Responden Mengikut Jantina 45
4.3 Taburan Peratusan Responden Mengikut Umur 46
4.4 Taburan Peratusan Responden Mengikut
Taraf Perkahwinan. 47
4.5 Taburan Peratusan Responden Mengikut
Tahap Pendidikan. 47
4.6 Taburan Peratusan Responden Mengikut Kerjaya 48
4.7 Taburan Peratusan Responden Mengikut
Pendapatan Bulanan 49
4.8 Taburan Mengikut Purata Bil Elektrik Sebulan. 49
4.9 Taburan Mengikut Pengguna Yang Pernah Mencuba
Alat Penjimat Elektrik Sedia Ada Dipasaran 50
xiii
4.10 Analisis Kekerapan, Peratus dan Min
Responden yang menjawab item bagi persoalan
kajian pertama. 51
4.11 Analisis Kekerapan, Peratus dan Min Responden
yang menjawab item bagi persoalan kajian kedua. 53
4.12 Analisis Kekerapan, Peratus dan Min Responden
yang menjawab item bagi persoalan kajian ketiga. 55
4.13 Analisis Kekerapan, Peratus dan Min Responden
yang menjawab item bagi persoalan kajian keempat. 56
4.14 Analisis keseluruhan Purata Min Bagi
Keseluruhan Persoalan Kajian 58
xiv
SENARAI GAMBARAJAH
NO. GAMBARAJAH TAJUK MUKA SURAT
1.1 Harga Semasa Bagi Diesel dan
Minyak Mentah Bagi 2003 hingga
2008 (Sumber: http://www.eia.doe.gov) 4
2.1 Litar perintang 15
2.2 Gelombang I dan VR sefasa 16
2.3 Rajah Vektor I dan VR 16
2.4 Litar Pemuat 17
2.5 Gelombang I dan VC 17
2.6 Rajah Vektor I dan VC 18
2.7 Litar Pemuat 19
2.8 Bentuk Gelombang I dan VL 19
2.9 Gambar Rajah Vektor VL dan I 20
3.1 Model reka bentuk ADDIE (Sumber:
http://www.engineering-ed.org/isd_model.htm) 25
3.2 Litar pembetulan faktor kuasa aktif 29
4.1 (a) Litar pembetulan faktor kuasa bank
kapasitor dan (b) Alat sebenar. 42
4.2 (a) Litar kawalan pembetulan faktor kuasa
aktif dan (b) Litar sebenar 43
xv
SENARAI SINGKATAN DAN SIMBOL
SPSS - Statistical Package For Social Science
V - Voltan
I - Arus
VC - Voltan Pemuat
VL - Voltan Peraruh
% - Peratus
Ω - Ohm
m - Mili
k - Kilo
µ - Mikro
n - Nano
p - Piko
P - Power
A - Ampere
F - Farad
H - Henry
kWj - Kilowatt jam
IC - Integrated Circuit
xvi
SENARAI LAMPIRAN
LAMPIRAN TAJUK MUKA SURAT
A Surat Pengesahan Kesahan Soal Selidik 68
B Borang Soal Selidik Responden 70
C Bahan Rujukan 77
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
Semenjak dua tahun kebelakangan ini, harga minyak di pasaran antarabangsa
telah meningkat secara mendadak dan negara kita juga tidak terkecuali daripada
mengalami kesan kenaikan ini. Kenaikan harga minyak di pasaran antarabangsa ini
turut memberi kesan kepada harga gas di pasaran tempatan memandangkan harga gas
tempatan disandarkan kepada harga minyak.
Berikutan itu, kenaikan ini turut mempengaruhi harga arang batu di pasaran
dunia. Oleh kerana gas dan arang batu merupakan bahan api utama bagi penjanaan
elektrik di negara ini, sebarang kenaikan dalam harga kedua-dua bahan api ini akan
memberi kesan kepada kos penjanaan elektrik. Dengan mengambil kira dari segala
aspek, pihak kerajaan terpaksa menyemak semula tarif elektrik di negara ini bagi
menampung sebahagian daripada kesan kenaikan harga kedua-dua bahan api tersebut.
Berdasarkan kepada harga minyak pada masa ini telah mencecah USD135 setong, harga
pasaran bagi gas ialah dalam lingkunganRM41.30/mmBtu manakala harga arang batu
pula mencecah USD125/tan metrik berbanding dengan USD45/tan metrik semasa tarif
elektrik dinaikkan pada tahun 2006. (Laman Web Rasmi Kementerian Tenaga, Air dan
Komunikasi).
2
Menurut B.M. Weedy (1996) terdapat tiga ciri utama yang mempengaruhi
penjanaan dan penghantaran tenaga elektrik iaitu:
i) Ciri tenaga elektrik itu sendiri dimana ia tidak boleh disimpan dan
pengeluarannya perlu dikawal agar keluaran tenaga daripada penjana sama
dengan tenaga yang sampai ke beban.
ii) Pertambahan permintaan yang berterusan terhadap kuasa. Dengan ini jumlah
tenaga yang dijana perlu ditingkatkan agar dapat memenuhi keperluan pengguna.
iii) Taburan dan bentuk bahan api yang ada. Masalah kedudukan stesen dan jarak
penghantaran diambil kira dari segi ekonomi.
Daripada ciri pertama yang dinyatakan di atas, kawalan yang rapi dan perkiraan
yang tepat adalah amat penting memandangkan penjanaan tenaga perlu seiring dengan
keperluan yang perlu dipenuhi. Sekiranya tenaga yang dijana melebihi penggunaan,
Tenaga Nasional Berhad (TNB) terpaksa menanggung kerugian yang besar. Namun,
jika penjanaan tidak dapat memenuhi keperluan pengguna, pihak yang terbabit akan
hilang kepercayaan daripada pengguna.
Dalam ciri kedua pula membawa maksud, kemajuan semasa telah meningkatkan
lagi permintaan terhadap penjanaan tenaga elektrik. Oleh itu, teknologi sedia ada yang
digunakan bagi menjana tenaga elektrik perlu dinaik taraf untuk memenuhi permintaan
yang semakin meningkat.
3
Faktor yang ketiga jelas menunjukkan bahawa penggunaan bahan api dalam
menjana tenaga elektrik sangat mempengaruhi proses penjanaan. Ini kerana, segala kos
yang telah dikeluarkan dalam proses penjanaan ini merupakan kos yang perlu dibayar
oleh pengguna.
Walaupun tarif yang baru ini dikatakan tidak membebankan pengguna kerana
tiada kenaikan untuk pengguna domestik atau kediaman yang penggunaan bulanannya
sehingga 200kWj, namun dalam keadaan ekonomi seperti sekarang ini setiap wang
ringgit yang dibelanjakan dirasakan amat bernilai.
Berikutan kenaikan ini, rakyat Malaysia disaran untuk menjimatkan penggunaan
tenaga elektrik mereka tetapi dengan kecanggihan dan kemajuan teknologi kini telah
berupaya memberikan alternatif kepada pengguna dengan penciptaan alat yang lebih
praktikal bagi tujuan yang sama iaitu alat penjimatan tenaga elektrik.
Walaubagaimanapun, pendedahan mengenai alat penjimatan tenaga elektrik kepada
pengguna ini masih kurang meluas kerana maklumat mengenainya amat terhad.
Fungsinya dalam menjimatkan tenaga elektrik juga masih ditahap yang rendah.
Kebanyakan alat penjimatan tenaga elektrik di pasaran hanya mampu menawarkan dari
15% hingga 30% pengurangan bil elektrik sebulan.
Sehubungan dengan itu, satu alternatif di ambil bagi menambahbaik kelemahan
ini dengan pembetulan faktor kuasa bagi mengurangkan kehilangan kuasa dan
seterusnya menjimatkan tenaga elektrik.
4
1.2 Latarbelakang Masalah
Kenaikan tarif elektrik dijangka berterusan berikutan harga bahan api yang
sentiasa meningkat. Begitu juga dengan dua tahun yang lalu, tarif elektrik dinaikkan
atas alasan yang sama. Dipetik dari akhbar Utusan Malaysia naskhah 24 Mei 2006,
Menteri Tenaga, Air dan Komunikasi pada masa itu, Datuk Seri Dr. Lim Keng Yaik
berkata harga bahan api yang meningkat antara 69% hingga 244% sejak 1997
merupakan antara komponen utama yang menyebabkan kos pembekalan TNB melonjak
tinggi.
Jika dilihat daripada Graf 1.1 di bawah ini, dapat disimpulkan bahawa harga
bahan api akan terus meningkat dan seterusnya memungkinkan kadar tarif juga akan
terus meningkat. Oleh itu, kajian bagi tujuan penambahbaikan alat ini dirasakan sangat
perlu agar alat ini dapat berfungsi secara optimum.
Graf 1.1 : Harga Semasa Bagi Diesel dan Minyak Mentah Bagi 2003 hingga 2008
(Sumber: http://www.eia.doe.gov)
5
1.3 Penyataan Masalah
Berikutan kenaikan tarif elektrik, para perekacipta mencuba pelbagai cara untuk
mencari jalan penyelesaian bagi mengurang dan menjimatkan penggunaan tenaga
elektrik. Terdapat banyak cara untuk menjimatkan penggunaan tenaga elektrik tetapi
penciptaan secara ‘segera’ ini tidak menjadikan peralatan itu lebih ekonomi tetapi ia
hanya meningkatkan kecekapan pada sistem grid elektrik tempatan seperti litar elektrik
sesebuah rumah atau bangunan.
Mutakhir ini terdapat pelbagai jenis alat penjimatan tenaga elektrik.
Kebiasaannya alat ini diiklankan didalam internet dan juga di dalam akhbar-akhbar
utama. Ini menunjukkan alat ini semakin mendapat sambutan dan perhatian pengguna.
Namun, keberkesanan alat ini masih tidak dapat dipastikan lagi. Ciri-ciri serta
maklumat tentang bagaimana alat ini berfungsi juga tidak dinyatakan oleh pengeluar.
Selain itu, tahap keselamatan pengguna juga diragui kejaminannya.
Oleh itu, projek ini akan mengkaji sejauh mana alat ini mampu berfungsi seperti
yang diiklankan di media massa. Disamping itu, ia juga bertujuan untuk menambah baik
agar alat ini sesuai dengan keperluan pengguna. Sistem keselamatan juga perlu diambil
kira agar tidak berlaku perkara yang tidak diingini jika alat ini digunakan.
1.4 Objektif Kajian
Projek alat penjimatan tenaga elektrik ini dibangunkan untuk mencapai objektif berikut :
1.4.1 Merekacipta alat yang dapat menjimatkan kos penggunaan tenaga elektrik pada
harga mampu milik.
6
1.4.2 Mengkaji tahap keselamatan pengguna pada alat penjimatan tenaga elektrik ini.
1.4.3 Menghasilkan alat penjimatan tenaga elektrik yang dapat memenuhi keperluan
pengguna.
1.4.4 Menghasilkan alat penjimatan tenaga elektrik yang memenuhi ciri-ciri mesra
pengguna.
1.5 Persoalan Kajian
Berdasarkan kepada objektif yang telah dinyatakan, maka persoalan kajian yang
diperolehi adalah seperti berikut:
1.5.1 Adakah alat ini dapat menjimatkan kos penggunaan tenaga elektrik pada harga
mampu milik?
1.5.2 Adakah alat penjimatan tenaga elektrik ini memenuhi tahap keselamatan
pengguna?
1.5.3 Adakah alat penjimatan tenaga elektrik ini memenuhi keperluan pengguna?
1.5.3 Adakah alat penjimatan tenaga elektrik ini memenuhi ciri-ciri mesra pengguna?