Kasus malafungsi mesin medis adalah salah satu contoh yang umum digunakan guna menegaskan pentingnya pendekatan sistematis terhadap pemecahan masalah kualitas daya. Cerita ini mengisahkan tentang Mike, seorang kontraktor independen yang bekerja di beberapa pabrik manufaktur berteknologi canggih.
Permasalahan
Mike sedang mengadakan rapat di kantor dengan manajer gedung yang mengalami masalah dengan sistem kelistrikannya. Menurut sang manajer, semua kelistrikan di gedungnya bermasalah dan tak seorang pun tahu penyebabnya atau solusinya. Manajer itu melanjutkan ocehannya kepada Mike dengan mengatakan bahwa tiga teknisi listriknya sudah mengundurkan diri dan kini ia benar-benar dirundung masalah.
Mike melontarkan pertanyaan demi memahami masalah tersebut, meskipun jawabannya ternyata sama sekali tidak membantu. Karena ia selalu memegang prinsip, “Jika ragu, cek bebannya dulu,” Mike diminta untuk mengunjungi area gedung yang mengalami masalah terburuk.
Petunjuk visual
Di salah satu sudutnya, berdiri mesin medis besar yang sedang menjalankan prosedur pengujian kritis. Alat ini dilengkapi layar tampilan besar, keyboard, dan panel kontrol dengan beberapa kabel dan selang yang tersambung dengan bagian peralatan lainnya. Ketika melihat layar operator, ternyata status prosedur pengujiannya adalah “In Progress” (Sedang Berlangsung).
Di samping mesin terdapat meja kerja untuk memperbaiki papan sirkuit. Di atas meja tersebut, terdapat solder, kaca pembesar berlampu, dan kipas. Terminal listrik di meja kerja itu tersambung ke stopkontak yang sama dengan mesih medis besar itu. Mike mengamati orang di meja kerja itu yang kemudian menyalakan kipas angin. Pada saat itu, layar operator di mesin medis itu mati sejenak, lalu kembali menyala. Namun, kemudian muncul tulisan “Program Reset” (Reset Program) dalam huruf kapital.
Pengukuran dan evaluasi
Mike mengukur tegangan di stopkontak yang memasok daya ke meja dan mesin medis. Ketika Mike mengukur tegangan menggunakan Fluke 87 V Industrial Multimeter, hasilnya 115 V. Namun, saat manajer gedung mengukur menggunakan Fluke 27 II Rugged Digital Multimeter hasilnya 118 V. Mengapa bisa berbeda?
Fluke 87 V memberikan hasil pengukuran true-rms. Hasilnya memang tepat, tetapi lebih rendah dibanding instrumen pengukur biasa, seperti Fluke 27 II, pada gelombang persegi atau bentuk gelombang yang terlihat seperti gelombang persegi. Mike menghubungkan Fluke 120B Industrial ScopeMeter miliknya dan menunjukkan bentuk gelombang tegangan. Menurut citra yang ditampilkan di layar, bagian atas gelombang terpotong sehingga bentuknya mirip gelombang persegi, bukan gelombang sinus. Ketika diukur, ternyata nilai puncaknya bukan 162 V seperti yang diharapkan, melainkan 135 V.
Mike membuat diagram satu garis berdasarkan sistem tersebut. Satu garis menunjukkan bahwa trafo yang memasok daya ke area pengujian berada di sudut lain dalam gedung tersebut—lebih dari 150 meter jauhnya. Sebagian besar beban pada trafo itu tidak linier dan menarik arus puncak yang tinggi pada saat tegangannya tinggi. Kombinasi arus puncak dan impedansi yang tinggi pada operasi jangka panjang mengakibatkan pemangkasan tegangan yang besar pada akhir sirkuit, yaitu di area pengujian.
Teori dan analisis
Karena sirkuit internal dalam mesin medis beroperasi pada DC tegangan rendah, catu daya internalnya dilengkapi dengan sirkuit input diode/kapasitor yang memerlukan tegangan puncak minimum tertentu agar beroperasi dengan baik. Pelat nama di mesin medis mengindikasikan bahwa mesin memerlukan tegangan pasokan antara 100 hingga 135 V rms AC. Teknisi yang merancang mesin tersebut dan membuat pelat nama itu menganggap bahwa tegangan pasokan berbentuk gelombang sinus. Dengan demikian, puncak minimum adalah puncak 141 V (100 x 1,41). Mengingat nilai pengukuran tegangan input puncak hanya 135 V, mesin tersebut beroperasi pada tegangan puncak yang nilainya 6 V di bawah persyaratan minimum mutlak. Ketika kipas dinyalakan, lonjakan arus akibat motor kipas makin menurunkan tegangan ke titik yang mengakibatkan pasokan daya mesin berada di bawah standar. Inilah yang menyebabkan mesin direset.
Solusi
Masalah pemangkasan beban puncak (bentuk gelombang puncak yang datar) biasa terjadi di gedung berteknologi canggih. Saat ini, banyak ditemui gedung operasional yang tidak dirancang untuk menangani banyaknya komputer dan beban nonlinear.
Oleh karena itu, perlu dilakukan perbaikan menyeluruh terhadap saluran kabel demi meminimalkan anjloknya tegangan antara transfo dan beban. Cara lainnya adalah dengan memindahkan beban paling sensitif di dekat trafo.