BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Perkembangan pemakaian peralatan elektronika dengan sumber DC satu fasa
saat ini sudah sangat pesat, seperti Note Book, printer, Hand Phone, radio, tape dan lainnya. Sumber daya listrik yang tersedia dalam jaringan listrik gedung kantor dan perumahan merupakan sumber daya listrik AC satu fasa. Oleh karena itu rangkaian penyearah satu fasa sangat dibutuhkan untuk mengkonversi sumber daya listrik AC menjadi sumber daya listrik DC. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban R dan RL Seri tanpa kapasitor perata menghasilkan arus dengan THD sekitar 48,32% dan PF = 0,9 pada sisi AC dimana penyearah terhubung [1][2]. Penyearah satu fasa full bridge dengan kapasitor perata untuk menghasilkan keluaran DC yang lebih rata dan pemakaian beban R atau RL seri dapat menghasilkan arus dengan THD sekitar 136% pada sisi AC penyearah dan faktor daya sebesar 0,4 hingga 0,6 tergantung nilai kapasitor yang digunakan [3]. Distorsi harmonisa yang timbul pada jaringan listrik sumber AC menyebabkan factor daya juga menurun [4][5]. Untuk mengurangi distorsi harmonisa (sesuai standar) yang diakibatkan pemakaian penyearah satu fasa full bridge pada jaringan listrik terutama pemakaian dalam jumlah banyak, diperlukan pemasangan filter pada setiap penyearah tersebut. Melalui tesis ini dipelajari variasi lain dari penggunaan kombinasi resistor, induktor
1 Universita Sumatera Utara
2
dan kapasitor sebagai filter. Tabel 1.1. memperlihatkan perbandingan penelitian yang telah dilakukan dan yang akan digunakan penulis. Tabel 1.1. Daftar Filter Pasif LC pada sisi input penyearah yang telah dilakukan. No.
Peneliti
Judul
1 YanchaoJi. Fei Wang [6]
Single Phase Diode Rectifier with Novel Passive Filter
2 Pranavi Chowdari Tella [7]
The Study of Single Phase Diode Rectifiers with High Power Factor and Low Total Harmonic Distortion
Jenis Filter yang Dirancang 1998 Penyearah Full Bridge dengan Novel Passive Filter Paralel L dan C1 dipasang seri pada sisi input dan C2 dipasang paralel dengan penyearah
Tahun
2008 a. novel passive wave shaping method filter Komponen L dan C terpasang paralel dan dipasang seri pada sisi input penyearah b. series input resonant filter Komponen L dan C terpasang seri pada sisi input penyearah c. Improved passive wave shaping method Paralel L dan C1 dipasang seri pada sisi input dan C2 dipasang paralel dengan penyearah
Hasil yang Dicapai Sebelum difilter : THD arus input = 20% PF = 0,97 Setelah difilter : THD arus input = 14,9% PF = 0.9852
Sebelum difilter : PF = 0,407; THD = 169% setelah novel passive wave shaping method filter PF = 0,63; THD = 43,6% Setelah series input resonant filter PF = 0,948; THD = 10% Setelah Improved passive wave shaping method PF = 0,996; THD = 2,62%
Universita Sumatera Utara
3
Tabel 1.1. (Sambungan) 3 H.Z.Azazi E. E. EL-Kholy S.A.Mahmoud and S.S.Shokralla [8]
Review of Passive and Active Circuits for Power Factor Correction in Single Phase, Low Power AC-DC Converter
2010
Rangkaian Penyearah satu fasa dengan filter kapasitor dan beban R a. Filter Induktor Seri pada Sisi AC
b. Resonansi Seri band pass filter
c. Resonansi Paralel band stop Filter
d. Harmonic Trap Filter
Cf = 470 μF dan R = 500 Ω hasil pengukuran : PF = 0,6 Is = 130 mH hasil pengukuran : Kd = 0,888; PF = 0,759 Cos φ = 0,855 Ls = 1,5H; Cs = 6,75μF hasil pengukuran : Kd = 0,993; PF = 0,969 Cos φ = 0,976 Lp = 240 mH; Cp = 4,7μF hasil pengukuran : Kd = 0,919; PF = 0,918 Cos φ = 0,999 L1 seri = 400 mH Komponen Harmonic ke-3 L3 = 200 mH; C3 = 5,6µF R3 = 0,1 Ω Komponen Harmonic ke-5 L5 = 100 mH; C5 = 4,04µF R3 = 0,1 Ω hasil pengukuran : Kd = 0,999; PF = 0,998 Cos φ = 0,999
Tabel 1.1 memperlihatkan beberapa kombinasi rangkaian filter pasif dengan menggunakan komponen L dan C yang telah dilakukan untuk mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge. Filter tersebut tidak memanfaatkan komponen R dan menggunakan teknik high pass filter pada frekuensi harmonik ke-3 untuk mereduksi harmonisa. Pada tesis ini, direncanakan filter pasif RLC dengan teknik band pass filter dan menggunakan komponen R, L dan C pada rangkaian filter. Nilai R yang digunakan mempengarahui faktor Q dari filter. Dengan teknik band pass filter diharapkan dapat memfilter frekuensi rendah dan tinggi yang tidak diharapkan dan hanya mengijinkan frekuensi fundamental. Filter pasif RLC ditempatkan pada sisi
Universita Sumatera Utara
4
input penyearah satu fasa full bridge untuk mereduksi harmonisa yang dihasilkan oleh penyearah tersebut. Melalui tesis ini diperlihatkan bagaimana kerja filter pasif RLC pada penyearah satu fasa full bridge dengan menggunakan: 1.
kapasitor perata yang dipasang secara paralel dengan beban R (Resistor) dan
2.
kapasitor perata yang dipasang secara paralel dengan beban RL (ResistorInduktor) Seri.
1.2
Perumusan Masalah Dari uraian Latar Belakang Masalah, dirumuskan masalah sebagai berikut:
1.
Penyearah satu fasa full bridge menggunakan kapasitor perata dengan beban resistor ataupun induktor akan menghasilkan arus harmonisa pada sisi input penyearah. Berdasarkan percobaan sebelumnya diketahui THD arus input dapat mencapai 169% dengan PF sebesar 0,407.
2.
Distorsi harmonisa yang terjadi melebihi standar IEC-1000-3-2 atau EN61000-3-2, maka distorsi tersebut harus dikurangi agar tidak mempengaruhi kualitas daya pada sumber AC yang menjadi input dari penyearah.
3.
Untuk mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge dapat digunakan filter pasif RLC pada sisi input penyearah tersebut.
1.3
Batasan Masalah Sehubungan dengan banyaknya perhitungan dan teknik yang dapat digunakan
untuk mereduksi harmonisa pada penyearah satu fasa full bridge, maka untuk mempermudah pembahasan dalam tesis ini, perlu dibuat batasan sebagai berikut:
Universita Sumatera Utara
5
1.
Penyearah satu fasa full bridge tidak menggunakan trafo step down, langsung terhubung ke sumber AC.
2.
Analisa harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge.
3.
Tidak membahas kualitas output dari penyearah.
4.
Filter yang digunakan adalah filter pasif RLC dengan teknik band pass filter.
5.
Beban penyearah satu fasa full bridge yang digunakan adalah: a. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban R. b. Penyearah satu fasa full bridge dengan beban RL Seri.
1.4
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana merancang dan
menganalisis teknik band pass pada filter pasif RLC dalam mengurangi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge.
1.5 1.
Manfaat Penelitian Melalui penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam mengurangi harmonisa pada jaringan listrik AC satu fasa akibat pemakaian penyearah satu fasa full bridge.
2.
Melalui simulasi pemasangan filter pasif RLC pada sisi input penyearah satu fasa full bridge, para engineer dapat mengetahui besar nilai R, L dan C yang efektif dari filter pasif RLC dalam mereduksi harmonisa pada sisi input penyearah satu fasa full bridge.
Universita Sumatera Utara
