B-5 ol
e 6. Nomor 2 Juli 2011
ISSN 1907 - 3348
MA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PROF. DR. HAZAIRIN, SH Jl. Jenderal Sudirman No. 185 Bengkulu Telp. (0736) - 7008640
JURNAL TEKNIK SIMES IS~.
Volume 6, Nomor 2, Juli 2011
1907 -3348
Pelindung: Pakri Fahmi E._
Dewan Redaks' : Dr. Ir. Riman Sipahutar, M .Eng. Dr. lr. K.ap:rav.i DEA Ir. Chaidir, MT. Elly Tri Pujiastuti, MT. lr. Aminudin, S. ·SP. IPP Ir. ElnadiSoa, Msi.IPM. Ir. Natsir, MT Edito, ST. MT. Ir. Syahirman Suryadi, MT. IPP. Ir Lelawati, MT
Sekretaris Redaksi : M.Halil, ST Staf Redaksi : Fenty Wisnuwardahani,ST,MT. Antonius FAS. ST. lstiqomah, ST. Ir. Erizal
Staf AdmiDistra.si dan Distribusi : Sri Hartati, SE. Rofiqoh, S.Sos. Alamat Sekretariat I Redaksi : Fakultas Teknik - Universitas Prof. Dr. Hazairin, SH Jl. Jendral Sudirman No. 185 Bengkulu 38 Telp. (0736)-7008640 Fax. (0736)-20956 Penerbit: Fakultas Teknik Universitas Prof. Dr. Hazairin, SH Bengkulu
JURNAL TEKNIK. SIMES Universitas Prof. Dr. Hazairin, SH diterbitkan 2 (dua) kali dalam setahun pada bulan Januari dan bulan Juli.
Daftarlsi
Halaman
Karakteristik Pengamh Konsentntsi Pelarot Etanol Terbadap Rendemea Hasil Eks.mksi Dedak: Padi .................................. ... .......... .... ---· ·-··· ·-···. .. 1- 6 Oleh : Lelawati, Niharman.
Identifikasi Potensi Su.mber Energi Untuk Listrik Pedesaan Oleh : Antonius Silaen
Faktor intensitas tegangan Kritis Pada R.etak Yang Terbentuk Dari Sambungan
··························································································
Cas
15 - 22
Sistem Pendukung Keputusan Calon Mahasiswa dalam Memilih Jurusan Berbasis Aptitude Testing dan Nilai Rapor Menggunakan Metode IRT3 dan AHP (Studi Kasus Universitas Bengkulu) .......................... ;. . .. ... ... 23- 30 Oleh : Desi Andreswari
Waktu Penjejakan Pada Isolator Resin Epoksi Yang Dikomposisikan Dengan Silicone Rubl>er . . . . . . . . •. . . . . . . . . . •. . . . . •. . . . . . . . . •. . . . . . . . . . . . . . .• . . . . . . . ... Oleh : Ika Novia Anggraini
31 - 36
Perancangan Summ Resapan Sebagai Altematif Penauggulangaii Kekeringan Di K.ota 37-42 Bengkulu(Studi Kasus: Air SebakW) ........................................... Oleh : Meilani Belladona Analisa K.orosi Galvanis Terjadi Pada Dua Logam Berbeda Jenis Antara Baja Dan Tembaga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43 - 46 Oleh. M.Halil .
Studi penggunaan Rangkaian Filter Untuk Mengu:rangi Efek barmonika Pada lampu Hemat Energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 47 - 52 Oleh : lmanda Priyadi
ISSN.l907- 3348
STUDI PENGGUNAAN RANGKAIAN FILTER UNTUK MENGURANGI EFEK HARMONISA PADA LAMPU HEMAT ENERGI
* Irnanda Priyadi Abstract is a phenomenon in po er system that the content of the signal whose frequency is an integer multiple of fundamental system frequency. The presence of harmonics distorts the waveform shape _of the vol~age and increase the cmrent leYet changes power level supply, which in turn can affect the lifetime of dev1ces. The of harmonics in a po\Yer system are from highly nonlinear devices. Energy saving lamp (LHE) is one of rhe or of harmonics causes in po ;ver systems. Nowadays, the using of energy saving lamp (LHE) in our society is more increase day after day since energy crisis. Based on industrial departinent as mentioned in Republika the need of LHE in Indonesia on 2009 will be increased until 60%. This paper focus on study of filter using to minimize harm nics affect's in LHE. .-
I. Latar Belakang Harmonisa me pakan gejala pada pada t~naga listrik yang ·sa menimbulkan bahaya peralatan listrik.. Salah satu contoh peralatan yang masih c banyak digunaimn saat ini dan isa menimbulkan efek •u"'"•c•~ adalah peng,ounaan lampu hemat energi Berdasarkan data etua Umum Asosiasi Indone ia A.spelindo) perkiraan ....,.. ,, ..... ,""" LHE talmn _ 0 biia mencapai 200-juta atau naik dari tahun _ lalu yang hanya 160 unit. Dari 160 jura unit tersebut, sekitar 13 5 juta merupakan LHE impor. dan sisanya domestik. Dalain paper Ljem Ek Bien dan Sudarno, Ll"'-•vu.......L... bahwa timbuln_ a hannonisa pada sistem listrik salah satun_ ·a djsebabkan oleh adanya ...a •. -a••"-• yang mempunyai impedansi tidak linier dan satu contoh peralatan dengan impedansi tidak adalah LHE. Efek harmonisa yang timbul pada listrik dapat memperpendek umur
Lampu Hemat Energi adalah jenis lampu fluorescent yang menggunakan ballast elektronik. Prinsip kerja lampu LHE berdasarkan p~lepasan muatan listrik (emisi), pelepasan elektron dari kutub negatif ke kutub positif. Elektron yang terlepas ini akan bertabrakan dengan atom gas yang diisikan ke dalam tabung tersebut. Tumbukan elektron dan atom gas ini akan menghasilkan elektron yang akan menabrak atom berikut, dan seterusnya. Perpindahan elektron yang akan menabrak atom berikutnya inilah yang akan menghasilkan energi listri.l,:. 11.2. Harmonisa
Harmonisa adalah sebuah fenomena pada sistem tenaga listrik yang menimbulkan permasalahan kualitas dimana bentuk gelombang arus atau tegangan dari suplai akan menjad~ terdistorsi sehingga bisa menimbulkan bahaya pada peralatan listrik. Dalam definisi lain harmonisa juga diartikan sebagai gejala pembentukan gelombanggelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan Paper ini rnembahas studi penggunaan frekuensi dasarnya. filter untuk mengurangi efek harmonisa Frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonik keduanya adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz, II. Tinjauan Pustaka harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya. Gelornbang. Lampu Hemat Energi (LHE) gelombang 1m kemudian menumpang pada
*) Dosen FT.Unib . . 1ajalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011
47
ISSN.l907- 3348 = om ang murni atau aslinya sehingga terbentuk harmonisa tegangan ditentukan oleh tegangan sistem ge ombang cacat yang merupakan jumlah antara yang dipakai. [5] gelombang mumi sesaat dengan gelombang harmoniknya, seperti pada Gambar 2.1. Tabell. Standard Hannonisa Arus
I
Fundamental Gelombang terdistorsi
11-22 <211
.5
u
21J.-5G
Harmonisa
~-!00
t00..1COO ~·
\000
~· a.e
0. ~
5.11
1.0 1.5 2.0
IJ.7
12.G
l.ll l.4
:I!HJ
2.5
o.s
&(I
1;5.0
WhaNl's c.
Mclf\..
t
lilaiiiiiiUII .a...-
'1'00
Tabel2.
onisa Teg~gan
Gambar 2.1. Bentuk Gelombang Fundamental, Gelombang Hannonik dan Gelombang Fundamental yang Terdistorsi
u
1.0
II.3. Penyebab Timbulnya Harmonisa a t.s Dalarn sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linier dan behan non tinier. Behan --~-· linier adalah beban yang rnemberikan bentuk llA . .LDcJc•;.:, onisa gelombang keluara11 yang linier artinya arus yang Harmonic Distortion (IHD) mengalir sebanding dengan impedensi dan a. :tara nilai rms dari harmonik perubahan tegangan. Sedangkan behan non linier 'lai nns dari fundamental. adalah bentuk gelombang keluarannya tidak sebanding dengan tegangan dalam setiap setengan .. . (TI-l) sikius sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sam a .dengan gelombang ·. ·Harmonic Distrotion (%) masukannya (mengalami distorsi). Fenomena ini · pada orde ke~h (A) disebut sebagai hannonisa. Timbulnya hannonisa ,.,...,., . ~ ........ e tal (A) pada sistem tenaga listrik salah satunya disebabkan .:c Distortion (THD) oleh adanya alat-alat yang mempunyai impedansi ~ :rmonic Distortion (THD) adalah tidak tinier. Contoh peralatan dengan impedansi rms dari komponen harmonik dan tidak linier yang sekarang pemakaiannya sangat · - damental. berkembang adalah lampu hemat energi. Standar harmonisa diukur berdasarkan s \ standar IEEE 519. Ada dua kriteria yang digunakan .. (Il-2) ~) :::i 1 / untuk mengevaluasi distorsi harmonisa. Yairu batasan untuk harmonisa arus, dan batasan un harmonisa tegangan. Untuk standard harmonisa arus. - harmonik pada orde ke-h (A) ditentukan oleh rasio lscllL. lsc adalah arus hubung • 1 , fundamental (A) sing..i(at yang ada pada PCC (Point of Common THO : Toral Harmonic Distrotion (%) Coupling), sedangkan IL adalah arus beban fundamental nominaL Sedangkan untuk standard *) Dosen FT.Unib. Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011
48
ISSN.1907- 3348 •
Hubungan antara THD dengan IHD dapat at dari persamaan berikut :
~:rD
=
HD/..:.. IHD;12 + lHD,w ~ ~ ... JHD::"J::
Filter pasif didesain untuk memperbaiki faktor daya. Daya reaktif kompensasi dapat dihitung dengan menggunakan, persamaan :
: ;: 1oown Q=
. . (II-3) .5. Filter Harmonisa Tujuan utama dari filter harmonisa adalah tuk mengurangi amplitudo frekuensi tertentu dari ~eb uah tegangan atau arus. Dengan penambahan - ter harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik m g mengandung sumber-sumber harmonisa, maka :-enyebaran arus harmonisa keseluruh jaringan dapat "':tekan sekecil mungkin. Selain itu filter harmonisa Dada frekuensi fundamental dapat mengkompensasi i!:lya reaktif dan dipergunakan untuk memperbaiki "':ilior daya sistem. Filter harmonisa dipasang secara paralel "'engan peralatan yang merupakan beb~m non linier • sumber harmonisa. Cara pemasangan filter ::sebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
I [P~]:: -P:c- /P\·12 -P 2 ... (1I-4) .PF D· l .\J l.PFl
~
dimana:
Q
= daya reaktif (VAR)
P 1 = daya nyata (W) PF 0 = faktor daya mula-mula PF .. = faktor day a kompensasi . ' .
. .
. ;··
.
.
•
-~-..
i
.. _.: ~ . . :. '. .. ~·:~> ). '-~-- ':.,_,.::.' .;~ . ;· _)~-· ;:._:~ -~ :-.__:_~ ·. ~--- . _. -·':.-~; ..,. -,.:.......: · ·· · ·· ' Keinud.iaii dapat dihitung hilai ·l
••
L dan C yang akan digunakan sebagai filter. Nilai impedansi kapasitor dihitung dengan menggunakan persamaan: kv~-
:r
·\. "··C = kVAR
.. .
(II- 5)
Nilai reaktansi filter dihitung menggunakan persamaan : X "It = ~ ""1. ~~ . . . (II . - 6)
dengan
dimana n = orde harmonik tegangan yang akan difilter (disetel se.dikit dibawah ordenya). Sedangk~h kapasitansi kapasitor dihitung I Jadng.an AC J dengan menggunakan persamaan : C: =: _ j._ .· . . . (II-7) :c"'f.Xc dimana: f = frekuensi fundamental 50 Hz. Gambar 2:2. Rangkaian Filter Harmonisa Nilai induktansi induktor dihitung dengan Komponen utama yang terdapat pada filter inenggunakan persamaan : Xy pasif adalah : Kapasitor, Induktor dan Resistor dan L = ., -; ... (II-8) ~';!! s.ecara umum filter pasif barmonik dapat dibedakan Untuk nilai resistansi dihitung dengan 'Tienjadi 3 jenis yaitu: a. Filter dengan penalaan tunggal (single tuned inenggunakan persamaan: filter) R = l)Xt . . . (Il-9) q I.J. Filter dengan penalaan ganda (double tuned dimana: n = orde harmonik yang direduksi filter) = faktor kualitas (80) q ~. Highpass filter 1
I
I
~ ~ L
~
1
= '
/
I
?
T1
~<
r~r u=r I
Glbar
2.3. DiL am Raogkaian Beberapa Jenis Filter Pasif
:o~o· Dosen FT.Unib. Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011
ill. Metode Penelitian Peralatan ukur yang digunakan muJtimeter digital dan KWH meter. Peralatan lampu yang akan diuji :
Osiloskop,
•
LHE 15 watt merek X yang harganya Rp. 7.000,- sebagai LHE tanpa SNI
•
Lampu pijar 15 watt merek Y sebagai pembanding
49
ISSN.l907- 3348 Rangkaian penelitian dirangkai seperti pada gambar
_)" l. berikut :
..
Gambar 4.1. Resistor Keramik Swart 5QJ
Setelah rangkaian pengujian disusun seperti gambar 3.1, pengujian pertama dilakukan dengan mengukur tegangan sumber sebelum LHE dihidupkan. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghidupkan LHE. Lalu mengukur arus yang mengalir. Lalu keluaran gelombang tegangan diukur menggunakan osiloskop. Selanjutnya pengujian ditakukan dengan menggunakan LHE 15 watt lampu pijar 15 watt merek Y.
IV; Basil dan Pembahasan Dengan menggunakan mul · er didapat besar tegangan su:rnber berkisar 21 0 volt Dan arus 4-0 m...\. mengasumsikan cos 6 = PF = 0,8 - dan PF · = maka didapat : P =VI cos e = 0,62 kW
Q = VI sine = 0,39 KVar Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan (ll4) diperoleh perhitungan kompensasi daya reaktif = 259,3 Var. Dengan menggunakan model pengujian gambar 3.1 diperoleh output harmonisa dan besar nilai komponen filter pada gambar 4.6, gambar 4.6 dam gambar 4.7.
0
ISSN.l907- 3348 . nilai induktor yang digunakan 120 mH, resistor 100 .0 dan kapasitor 2J.!F. Tegangan sumber 210 VAC, osiloskop diatur pada 50 mV/div. Gambar 4.4. Harmonisa yang dihasilkan LHE 15 watt sebelum men&,aunakan Rangkaian Filter
setelah menggunakan .Ra.!lgkaian Filter RLC
nmedfilter) .1. menunjukkan gambar · r Keramik yang digunakan menampilkan gambar output skop. Dalam pemasangannya bungkan secara seri ke beban ubungkan secara paralel ke 4.2. menunjukkan output lum dihubungkan ke beban -il gambar output gelombang setelah menggunakan Rangkaian Filter RLC -- gelombang (harmonisa). mempwm output gelombang arus dari Pada gambar 4. 7 ., · besar nilai induktor yang - \vatt. Output gelombang digunakan 120 mH, resistor 300 .0 dan kapasitor erj adi distorsi gelombang 2}lF. Tegangan sumber 210 VAC, osiloskop diatur pijar. Gambar 4.4. pada 50 mV/div. ~fi!OOJ.lbang lampu LHE 15 watt, V. Kesimpulan dan Saran Distorsi Kesimpulan diminimalkan dengan 1. Penggunaan beban lampu hemat energi (LHE) - er pasif R, L dan C. akan menimbulkan efek distorsi gelombang baii'IDC~isa yang ditimbulkan (harmonisa) dari gelombang fundamentalnya. dengan menggunakan Efek harmonisa yang ditimbulkan oleh beban C dapat dilihat pada 2 · lampu LHE dapat diminimalkan dengan menggunakan rangkaian filter pasif R, L dan C. 3 Efek harmonisa tidak ditimbulkan dari Pada gambar .,. : _ ctor yang digunakan · penggunaan beban lampu pijar. sebesar 12() ~JaSito1mya 2 }lf, dengan tegangan sumber _ gambar 4.6., besar *) Dosen IT. Majalah Tekn·
51
4.
Dari studi literatur, penggunaan lampu LHE mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lampu pijar yaitu dengan besar daya yang sama, diperoleh kuat penerangan yang lebih besar, selain itu pada lampu jenis pijar, banyak energi listrik yang diubah menjadi energi panas.
Saran Untuk mengetahui seberapa besar penurunan efek harmonisa yang ditimbulkan oleh LHE dengan menggunakan rangkaian filter maka dilakukan pengujian lanjutan mengikuti bentuk kombinasi rangkaian filter yang diberikan dalam referensi. Daftar Pustaka 1. Djiteng Marsudi, Ir., 2002, Pengaruh Harmonisa Dalam Pasokan Tenaga Listrik. Prosiding Seminar Kiat Menghadapi Krisis Energi Listrik, Univers.itas Trisakti, Jakarta. 2. James J.Burke, Power Distribution Engineering Fwulamentals And Applications, Nt:W York : Marcel Dek.~er Inc., 1994. 3. Liem Ek Bien & Sudarno, Pengr4ian Harmonisa Dan Upaya Pengurangan Gangguan Harmonisa Pada Lampu Hemat Energi, JETri, Volume 4, Nomor 1, Agustus 2004, Halaman 53-64, ISSN 1412-0372 4. I Nengah Suweden & I Wayan Rinas, Analisa Penanggulangan THD Dengan Filter Pasif Pada Sistem Kelistrikan Di R5lUP Sanglah, Jurnal Teknologi Elektro Vol. 8 No.2 Juli- Desember 2009 5. I Wayan Rinas dkk, Analisa Penggunaan Filter Aktif Shunt Untuk Menanggulangi THD Di RSUP Sanglah, Jurnal Teknologi Elektro Vol. 8 No.2 Juli - Desember 2009 6. M. Dahlan, Desain Konfigurasi Paralel Filter Hybrid Untuk Meminimalis Ukuran Filter Aktif, jumal ISSN : 1979-6870 7. · Bambang Purwahyudi, Pembandingan Kendali Arus Puncak dan Histerisis pada Rangkaian Koreksi Faktor Daya ACIDC Boost Converter, -hal 107-114
*) Dosen FT.Unib. Majalah Teknik Simes Vol.6 No.2 Juli 2011
ISSN .1907 - 3348 8. Julius Sentosa Setiadji dkk, Penga. Harmonisa Pada Gardu Trafo Tiang 100 KVA Di PLN APJ Surabaya Se paper. 9. http://www.aperlindo.com 10. http://www .elektroindonesia.com/elektro _ er25.html·
PEDOMAN PENULISAN ARTIKEL i u likasikan oleb majalah ini berbubungan dengan basil penelitian, teknologi serta pengembangan teknologi. a penyunting ditulis dalam bahasa Indonesia atau babasa inggris dan
."e
i-
computer menggunakan Microsoft Word, diatas kertas A4, 2 hurup Times New Roman dengan ukuran 11 point, naskah dapat file. Banyaknya naskab minimal 5 halaman dan maksimal 10 erminkan dengan tepat masalah yang dibahas di artikel, dengan tepat, jelas dan mengandung unsur-unsur yang akan dibabas. adalah Times New Riman 14 point bold ( Huruf Besar Kecil:- ). · bawah judul sebelum abstrak tanpa disertai gelar akademik
.tli.3ta-i~;a:a • :-ang
ringkasan memuat secara ringkas gambaran umum dari masahih dalam penelitian, terutama pembahasan analisis tentang pcr~csoL:Jt_.;:m • ang diangkat. Abstrak ditulis maksimal 200 kata yang disusun paragraph dengan ukuran hurup 10 point Times New Roman. · kata kunci. · -i Latar Belakang, Permasalahan dan Tujuan. ,... - atau landasan teori yang berkaitan dengan maslaah yang
b.
peralatan metode yang digunakan dalam penelitian. dan pembahasan ta penelitian yang telah diolah dan dituangkan dalam bentuk atau gambar. Pembahasan berisi basil analisis dan basil , dikaitkan dengan struktur pengetahuan yang telab mapan :::!:!Ja::i!ll:l f"'........-....a. ;ang diacu oleb penulis), dan memunculkan teori-teori baru dap teori-teori yang telah ada. ran egasan penulis mengenai basil penelitian dan pembahasan. .................~ praktis, pengembangan teori baru dan penelitian lanjutan.
c. lebih dari satu sumber buku, majalah, makalah, internet
