PROYEK AKHIR
PENGGUNAAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA AKIBAT PEMAKAIAN BEBAN NON LINEAR
Andrias Ade Agustinus NRP. 7307.040.023
Dosen Pembimbing : Ir. Suryono, MT NIP. 19631123.198803.1.002 Ir. M. Zaenal Effendi, MT NIP. 19681208.199303.1.001
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA i INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011
PENGGUNAAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA AKIBAT PEMAKAIAN BEBAN NON LINEAR Oleh: Andrias Ade Agustinus NRP. 7307.040.023 Proyek Akhir Ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Disetujui oleh : Tim Penguji Proyek Akhir
Dosen Pembimbing
1. Ir. Joke Pratilastiarso, MT 1. Ir. Suryono, MT NIP. 19620920.198803.1.002 NIP. 19631123.198803.1.002
2. Drs. Irianto, MT NIP. 19640522.199103.1.003
2. Ir. M. Zaenal Effendi, MT NIP. 19681208.199303.1.001
3. Renny Rakhmawati, ST. MT NIP. 19721024.199903.2.001 Surabaya, 25 Juli 2011 Mengetahui,Ketua Jurusan Teknik Elektro Industri
Ainur Rofiq Nansur, ST, MT NIP. 19640713.198903.1.005
ABSTRAK Rangkaian penyearah gelombang penuh tak terkontrol tiga fasa dan inverter tiga fasa menimbulkan harmonisa yang besar. Dengan timbulnya harmonisa pada sumber 3fasa tersebut maka dilakukan pengurangan spektrum harmonisa dengan cara pemasangan filter pasif menggunakan metode tuned filter pada frekuensi 250 Hz dan 350 Hz karena pada kedua frekuensi tersebut memiliki spektrum harmonisa yang paling dominan. Transformator di fungsikan sebagai induktor filter. Pada sisi sekunder transformator mengalir arus dalam bentuk sinyal AC yang kemudian disearahkan menggunakan rectifier 1fasa dan tegangan output hasil paralel rectifier 1fasa di atur dengan buck-boost converter untuk pengisian ke accu. Dari hasil pengujian alat yang dibuat, hasilnya sudah mendekati hasil yang di harapkan yaitu dapat mereduksi harmonisa namun belum bisa sesuai standard yang ditetapkan dikarenakan kualitas dari komponen yang dipakai. THDi mengalami penurunan dari 20.71% menjadi 11.92% untuk penggunaan beban konverter 6pulsa dan untuk penggunaan beban inverter 3fasa THDi mengalami penurunan dari 163.43% menjadi 62.32%. Selain itu daya pada travo filter juga dapat digunakan sebagai penghasil sumber DC. Kata Kunci:
konverter 6pulsa, inverter 3fasa, filter pasif, rectifier 1fasa, buck-boost converter
iii
ABSTRACT Full-wave rectifier circuit is not controlled three-phase and three phase inverter harmonics cause major. With the emergence of harmonics on the source 3fasa the harmonic spectrum of the reduction is carried out by installation of a passive filter using a filter tuned at a frequency of 250 Hz and 350 Hz because at these two frequencies has a spectrum of harmonics of the most dominant. Functioned as a transformer in the filter inductor. On the side of the transformer secondary current flowing in the form of an AC signal is then rectified using rectifier 1fasa and output voltage of the rectifier 1fasa arranged in parallel with the buck-boost converter for charging the batteries. From the results of testing tools that are made, the results are already close to the expected outcome is to reduce harmonics, but can not fit due to the quality standard set of components used. THDi decreased from 20.71% to 11.92% for the use of load converter 6pulsa and to use 3fasa THDi inverter load has decreased from 163.43% to 62.32%. In addition to the travo power filter can also be used as producer of DC source. Keywords: 6pulsa converters, inverters 3fasa, passive filters, rectifiers 1fasa, buck-boost converter
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan buku proyek akhir yang berjudul ” Penggunaan Filter Pasif untuk Mereduksi Harmonisa Akibat Pemakaian Beban Non linear”. Buku ini disusun sebagai gambaran proyek akhir yang akan kami kerjakan. Buku ini berisi tentang alasan pemilihan judul dan proses pembuatan filter pasif untuk mereduksi dan memanfaatkan harmonisa akibat pemakaian beban non linear berupa konverter 6 pulsa dan inverter 3fasa. Selama pembuatan buku ini kami telah banyak memperoleh bimbingan dan arahan. Oleh karena itu kami mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Ir. Suryono, MT selaku dosen pembimbing 1 Tugas Akhir. 2. Ir. M. Zaenal Efendi, MT selaku dosen pembimbing 2 Tugas Akhir. 3. Teman-teman, serta semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per-satu. Dengan menyadari keterbatasan ilmu kami, tentu buku ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kami selaku penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca buku ini.
Surabaya, Juli 2011
Penyusun
v
UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. Ibu dan Ayah tercinta dan keluarga yang telah memberikan dorongan semangat baik moral dan material. 2. Bapak Ir. Dadet Pramadihanto, M. Eng, Ph. D selaku Direktur PENS-ITS. 3. Bapak Ainur Rofiq Nansur, ST. MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Industri. 4. Bapak Ir. Suryono, MT. dan Bapak Ir. M. Zaenal E., MT. selaku Dosen Pembimbing atas segala perhatian dan bimbingan yang telah diberikan sehingga Proyek Akhir ini dapat terselesaikan. 5. Para staf perpustakaan yang telah mengijinkan meminjam buku walaupun telat berbulan-bulan. 6. Bapak Ismail, Bapak Bahtiar, Bapak Sayudi, Bapak Gatot yang telah membantu penyelesaian Proyek Akhir ini dan peminjaman Ruang Proyek Akhir, Lab. Kualitas Daya, Lab. TST, Lab. Pengemudian Elektrik sebagai tempat penyelesaian Proyek Akhir ini dan peminjaman alat. 7. Sigit Prasetya atas kerja sama yang telah diberikan kepadaku, sehingga Proyek Akhir ini selesai. 8. Teman-teman Jurusan Teknik Elekro Industri D4 angkatan 2007. 9. Seluruh pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu atas bantuan yang telah diberikan selama ini. Penulis berharap semoga bantuan dan keikhlasan penyelesaian Proyek Akhir ini mendapat barokah dari Allah SWT.
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...........................................................................i LEMBAR PENGESAHAN................................................................ii ABSTRAK.........................................................................................iii KATA PENGANTAR ...................................................................... .v UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................ vi DAFTAR ISI .................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................ xii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................ 1 1.2. Tujuan ......................................................................... 2 1.3. Metodologi .................................................................. 2 1.4. Perumusan Masalah .................................................... 7 1.5. Batasan Masalah.......................................................... 7 1.6. Sistematika Pembahasan ............................................. 8 1.7. Tinjauan Pustaka ......................................................... 9 BAB II TEORI PENUNJANG 2.1. Rangkaian Penyearah (Rectifier)................................. 11 2.1.1. Penyearah Gelombang Penuh ........................... 12 2.1.2. Penyearah Tiga Fasa ......................................... 14 2.2. Inverter ........................................................................ 15 2.3. Motor Induksi .............................................................. 16 2.4. Buck-Boost Converter ................................................. 17 2.4.1. Teori operasi rangkaian .................................... 17 2.5. Karakteristik Beban Non-linear .................................. 19 2.6. Konsep Daya ............................................................... 21 2.7. Resonansi .................................................................... 24 2.8. Harmonisa ................................................................... 24 2.8.1. Konsep Dasar Analisa Harmonisa..................... 25 2.8.2. Sumber-sumber Harmonisa ............................... 26 2.8.3. Pengaruh Harmonisa Pada Jaringan .................. 27 2.9. Standard Harmonisa .................................................... 28 3.0. Induktor ....................................................................... 29 3.1. Capasitor ..................................................................... 32 vii
3.2. Transformator .............................................................. 34 3.3. Filter Pasif ................................................................... 35 BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT KERAS 3.1. Blok Diagram .............................................................. 37 3.2. Perencanaan konverter 6pulsa ..................................... 38 3.3. Perencanaan filter pasif .............................................. 40 3.4. Simulasi Rangkaian Menggunakan PSIM ................... 47 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1. Metode Pengujian ........................................................ 61 4.1.1. Pengukuran Induktor ......................................... 61 4.2. Pengujian rangkaian dan sambungan........................... 63 4.2.1 Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 64 4.2.2 Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ...... 66 4.2.3.Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 68 4.2.4. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ..... 71 4.2.5.Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter. .... 75 4.2.6. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter. ..... 78 4.3 Pengujian pemanfaatan daya travo filter ..................... 84 4.3.1 Pengujian rectifier satu fasa................................ 84 4.3.2 Pengujian buck-boost converter. ........................ 86 4.3.3 Hasil pengisian accu ........................................... 87 4.3.4 Integrasi sistem. .................................................. 88 4.3.5 Analisa hasil pengujian. ..................................... 89 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan .................................................................. 95 5.2. Saran-saran .................................................................. 96 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 97 LAMPIRAN ..................................................................................... 98
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Gambar 1.2. Gambar 1.3. Gambar 1.4. Gambar 1.5. Gambar 1.6. Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 2.9. Gambar 2.10. Gambar 2.11. Gambar 2.12. Gambar 2.13. Gambar 2.14. Gambar 2.15. Gambar 2.16. Gambar 2.17. Gambar 2.18. Gambar 2.19. Gambar 2.20. Gambar 2.21. Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 3.6. Gambar 3.7.
Rangkaian konverter 6 pulsa ................................ ..3 Rangkaian inverter3fasa ...................................... ..3 Pemasangan filter pasif pada sumber 3fasa.............4 Rangkaian rectifier 1 fasa .................................... ..5 Rangkaian buck-boost converter .............................5 Pemasangan filter pasif untuk pengambilan arus yang dipakai untuk charger accu......................6 Rangkaian full wave rectifier ............................... 12 ragkaian peyearah denga filter C ........................ 12 Penyearah jembatan gelombang penuh 3fasa ...... 14 Motor Induksi 3fasa ............................................. 16 Rangkaian Buck-Boost Converter ....................... 17 Buck-boost converter dalam kondisi switch ON . 18 Buck-boost converter dalam kondisi switch OFF 18 Penggunaan beban linear ..................................... 19 Gambar gelombang tegangan dan arus input ..... 20 Penggunaan beban non linear .............................. 20 Gambar gelombang tegangan dan arus input ..... 21 Segitiga Daya ....................................................... 22 Kurva arus dan teganga pada beban linear........... 23 Gelombang sinus terdistorsi ................................. 24 Bentuk Gelombang Fundamental............................25 Bentuk inti EI dari besi laminasi.............................31 Kapasitor keping sejajar..........................................32 Kapasitor dipasang hubungan star ....................... 32 Kapasitor dipasang hubungan delta ..................... 33 Arus pada capasitor.............................................. 34 Rangkaian Passive Filter dalam Sistem ............... 36 Blok diagram sistem ............................................ 37 Fluk 41B .............................................................. 38 Rangkaian penggunaan beban konverter 6 pulsa . 39 Gambar gelombang tegangan dan arus jala-jala . 39 Gambar spektrum tegangan dan arus ................... 39 Desain filter yang akan dibuat ............................. 40 Gambar rangkaian tanpa filter pasif ..................... 47 ix
Gambar 3.8. Gambar 3.9. Gambar 3.10. Gambar 3.11. Gambar 3.12. Gambar 3.13. Gambar 3.14. Gambar 3.15. Gambar 3.16. Gambar 3.17. Gambar 3.18. Gambar 4.1. Gambar 4.1. Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Gambar 4.9. Gambar 4.10. Gambar 4.11 Gambar 4.12. Gambar 4.13. Gambar 4.14. Gambar 4.15. Gambar 4.16. Gambar 4.17. Gambar 4.18. Gambar 4.19. Gambar 4.20. Gambar 4.21. Gambar 4.22. Gambar 4.23. Gambar 4.24. Gambar 4.25. Gambar 4.26. Gambar 4.27. Gambar 4.28.
Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 48 Gambar rangkaian dengan filter pasif ................. 49 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 49 Gambar rangkaian dengan filter pasif .................. 51 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber ... 52 Grafik perbandingan ............................................ 54 Gambar rangkaian tanpa filter pasif ..................... 55 Gambar gelombang dan sektrum sebelum ........... 56 Gambar rangkaian dengan filter pasif .................. 57 Gambar gelombang dan spektrum setelah ........... 58 Gambar gelombang output rectifier 1fasa ........... 59 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-5 ........... 62 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-7 ........... 62 Fluk 41B............................................................... 63 Fluk 43B............................................................... 63 PHA Hioki ........................................................... 63 Rangkaian konverter 6 pulsa ............................... 64 Arus input sebelum difilter................................... 64 Daya input sebelum difilter .................................. 65 Arus input setelah difilter ..................................... 66 Daya input setelah difilter .................................... 67 Arus input sebelum difilter................................... 69 Tegangan input sebelum difilter .......................... 69 Daya input sebelum difilter .................................. 70 Daya input sebelum difilter .................................. 71 Arus input setelah difilter ..................................... 71 Tegangan input setelah difilter ............................ 72 Daya input setelah difilter .................................... 72 Daya input setelah difilter .................................... 73 Arus input masuk ke filter .................................... 74 Rangkaian filter L dan C untuk ............................ 75 Panel pengaturan putaran motor induksi .............. 75 Arus input sebelum difilter................................... 76 Tegangan input sebelum difilter........................... 76 Daya input sebelum difilter ................................. 77 Arus input setelah difilter ..................................... 78 Daya input setelah difilter .................................... 78 Daya input setelah difilter .................................... 79 Rangkaian filter L dan C ...................................... 84
Gambar 4.29. Gambar 4.30. Gambar 4.31. Gambar 4.32. Gambar 4.33. Gambar 4.34. Gambar 4.35.
Rangkaian rectifier 1fasa ..................................... 85 Tegangan sekunder travo ..................................... 85 Tegangan input buck-boost .................................. 86 Rangkaian buck-boost converter.......................... 86 Vout dan Iout buck-boost .................................... 87 Accu 12V 10AH .................................................. 87 Integrasi keseluruhan sistem ................................ 88
xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Tabel 4.4. Tabel 4.5. Tabel 4.6. Tabel 4.7. Tabel 4.8. Tabel 4.9.
Batas Distorsi Arus Harmonisa untuk Siste ............ 28 Batas Distorsi Tegangan ........................................ 29 Tipe inti yang biasa dipakai untuk induktor ............. 30 Nilai arus sebelum pemasangan filter ...................... 50 Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 50 Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 52 Nilai arus setelah pemasangan filter ........................ 53 Pengamatan sisi primer travo ................................... 79 Pengamatan sisi primer travo ................................... 80 Pengamatan sisi sekunder travo ............................... 81 Pengamatan sisi sekunder travo ............................... 81 Pengukuran Vin dan Vout rectifier .......................... 85 Pengukuran Vin dan Vout Buck-Boost .................... 87 Hasil integrasi keseluruhan sistem ........................... 89 Besar spektrum arus input tiap frekuensi ................. 91 Besar spektrum arus input tiap frekuensi ................. 92
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Peralatan listrik berbasis elektronik yang terhubung pada sistem distribusi tenaga listrik dapat menyebabkan arus jala-jala sistem menjadi sangat terdistorsi, sehingga arus jala-jala sistem banyak mengandung harmonisa. Tingginya tingkat kandungan arus harmonisa yang terdapat pada sistem distribusi tenaga listrik dapat menimbulkan berbagai macam persoalan pada sistem tersebut, antara lain adalah faktor daya sistem menjadi rendah, arus netral sistem meningkat dan dapat menimbulkan kegagalan instalasi meskipun dalam kondisi beban setimbang, rugi-rugi daya sistem bertambah, pemanasan lebih pada trafo dan generator, kesalahan operasi pada sistem proteksi, penyimpangan penunjukan pada alat ukur, kerusakan sejak dini pada peralatan-peralatan elektronik, interferensi pada sistem telekomunikasi dan lain sebagainya. Untuk mengatasi berbagai persoalan yang ditimbulkan oleh adanya arus harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik, dapat dilakukan dengan cara menghilangkan atau mengurangi kandungan arus harmonisa pada sistem tersebut sampai memenuhi suatu standarisasi batasan harmonisa yang diijinkan. Sinyal harmonisa yang timbul berada pada daerah frekuensi diatas frekuensi aslinya (fundamental). Dalam pengambilan harmonisa dibutuhkan filter pasif LC dengan nilai capasitor relatif konstan dan induktor berubah-ubah. Penggunaan filter pasif merupakan solusi yang tepat untuk mengurangi kadar harmonisa yang timbul akibat pemakaian beban non linear berupa konverter 6pulsa dan inverter 3fasa. Pemakaian filter pasif ini berfungsi sebagai penyedia jalur pada impedansi rendah untuk frekuensi resonansi yang diinginkan. Setelah didapatkan nilai induktor yang sesuai maka induktor tersebut diganti dengan trafo yang mempunyai nilai induktif kumparan primer sama dengan induktor hasil perhitungan. Output dari trafo yang difungsikan sebagai induktor yaitu arus yang mengalir di sisi sekunder travo dimasukkan ke 1
2
penyearah full bridge 1fasa dan untuk selanjutnya tegangan output penyearah sebagai inputan ke buck-boost converter untuk charger accu. 1.2 Tujuan Tujuan pembuatan Proyek Akhir ini adalah: 1. Mereduksi harmonisa (THDv dan THDi) yang ditimbulkan oleh pemakaian beban non linear (konverter 6pulsa dan inverter 3fasa) sehingga kerusakan peralatan sejak dini dapat dihindari. 2. Merancang dan merealisasikan pemanfaatan daya pada travo filter sebagai sumber untuk pengisian accu. 3. Merancang dan merealisasikan rangkaian penyearah (bridge rectifier) satu fasa dan buck-boost converter. 1.3 Metodologi Untuk mengerjakan Proyek Akhir ini diperlukan prosedur berupa langkah-langkah pengerjaan seperti dibawah ini: 1.3.1 Studi Literatur Pengambilan dasar teori yang digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian proyek akhir ini merujuk ke buku-buku yang telah disebutkan pada daftar tinjauan pustaka dan dari buku-buku seperti power quality, power elektronik, rangkaian listrik, desain komponen magnetic dan dielektrik dan teori lainya yang terkait dalam penyelesaian proyek akhir ini. 1.3.2 Perencanaan Perangkat Lunak (Simulasi PSIM) Untuk mengetahui hasil perencanaan dan supaya lebih meyakinkan di dalam mengerjakan hardware maka dilakukan simulasi-simulasi dengan beberapa softaware seperti PSIM, Multsim, Matleb untuk mengetahui apakah hasil perencanaan sudah sesuai dengan yang diharapkan. 1.3.3 Perencanaan Perangkat keras (Hardware) a. Perencanaan konverter 6pulsa Pemakaian beban non linear berupa konverter 6
3
pulsa menghasilkan harmonisa dalam jumlah yang cukup besar yang selanjutnya dilakukan pengurangan harmonisa arus (THDi) maupun tegangan (THDv) pada sistem. Karakteristik dari penyearah tiga fasa ini adalah: i. Harmonik ke 3 tidak ada ii.Harmonik ke 6k ± 1 muncul, dimana 6k+1 membentuk urutan positif dan 6k-1 membentuk urutan negative Gambar rangkaian konverter 6 pulsa seperti pada Gambar 1.1
Gambar 1.1 Rangkaian konverter 6 pulsa b. Perencanaan inverter 3fasa Pemakaian beban non linear berupa inverter 3fasa menghasilkan harmonisa arus dalam jumlah yang sangat besar yang selanjutnya dilakukan pengambilan harmonisa yang muncul pada sistem. Inverter 3fasa ini digunakan untuk mengatur kecepatan putaran dari motor induksi tiga fasa. Gambar rangkaian percobaan seperti yang ditunjukan pada Gambar 1.2 Edy current R V
S
A
A
V1 R Source 3Phasa
Input
-
+
U
S T
V
V Inverter 3Phasa
Current counter
Edy current dynamometer
W Output
-
+
-
+
Motor Induksi 3Phasa
U
V
W
Gambar 1.2 Rangkaian inverter3fasa dengan beban motor induksi 3fasa
4
c. Perencanaan filter pasif Filter yang dirancang disini adalah filter pasif LC yang digunakan untuk mereduksi harmonisa yang dominan yaitu harmonisa ke-5 dan ke-7 dan selanjutnya dilakukan pemanfaatan harmonisa ke-5 dan ke-7. Untuk tiap harmonisa, filter pasif ini menggunakan tiga buah transformator satu fasa sebagai pengganti induktor filter untuk melewatkan arus harmonisa yang diinginkan dan tiga buah capasitor filter yang dipasang dengan hubungan star atau delta dimana nilai capasitor filter dari hasil perencanaan nantinya akan disesuaikan dengan yang ada dipasaran. Dalam pengambilan arus harmonisanya menggunkan metode tuned filter. Keluaran (belitan sekunder) pada travo ini dihubungkan pada penyearah gelombang penuh satu fasa.
Gambar 1.3 Pemasangan filter pasif pada sumber 3fasa Pada Gambar 1.3 dilakukan pemasangan filter pasif pada sisi sumber untuk mereduksi harmonisa ke-5 dan ke-7.
5
d. Perencanaan rectifier full bridge 1fasa Pada proyek akhir ini rectifier difungsikan untuk menyearahkan keluaran dari dari transformator yang masih mengalirkan arus dalam bentuk signal AC, maka signal AC tersebut terlebih dahulu harus di konversi kedalam signal DC yang selanjutnya output dari penyearah ini masuk ke buck-boost converter. Perencanaan rectifier 1fasa seperti pada Gambar 1.4
Gambar 1.4 Rangkaian rectifier 1 fasa e. Perencanaan buck-boost converter Buck-boost converter digunakan untuk mengatur tegangan output hasil paralel 6buah rectifier 1fasa agar didapat besar tegangan output yang sesuai untuk pengisian accu. Perencanaan buck-boost converter seperti pada Gambar 1.5
Gambar 1.5 Rangkaian buck-boost converter 1.3.4 Pengujian Perangkat Lunak dan Perangkat Keras Dari hasil perancangan, dilakukan realisasi baik perangkat keras maupun perangkat lunak. Serta dilakukan pengukuran dan pengujian kinerja masing-masing bagian (sub-sistem) dan kemudian dilakukan integrasi.
6
Permasalahan yang diteliti pada proyek akhir ini adalah mereduksi harmonisa dan pemanfaatan harmonisa sebagai sumber energi dengan menggunakan fiter pasif. Dari harmonisa yang muncul tersebut digunakan filter pasif untuk mengambil harmonisanya. Induktor pada filter pasif diganti dengan trafo inti kern yang nilai induktansinya sama dengan induktor yang telah dirancang dengan cara dilakukan pengukuran dengan LCR meter. Dan keluaran trafo tersebut yaitu pada sisi sekunder travo adalah sebagai inputan rectifier full bridge 1fasa dan selanjutnya output rectifier sebagai masukan buck-boost converter dan outputnya dipakai untuk pengisian ke accu untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. 1.3.5 Integrasi dan pengujian sistem Pada tahap ini dilakukan integrasi sistem dari bagian-bagian yang telah dibuat. Dilakukan pengujian sistem yang telah terintegrasi dan dilakukan perbaikan jika terjadi fault (kegagalan). Pada Gambar 1.6 induktor di ganti dengan travo dan output rectifier terlebih dahulu diatur menggunakan buck-boost converter sehingga dapat digunakan untuk pengisian ke accu.
Gambar 1.6 Pemasangan filter pasif untuk pengambilan arus yang dipakai untuk pengisian accu
7
1.3.6 Eksperimen dan analisa sistem Setelah dilakukan beberapa pengujian dan perbaikan sistem, diperoleh sistem yang memiliki unjuk kerja yang diinginkan. Dengan demikian, alat yang dibuat dapat beroperasi dengan baik sesuai dengan yang diinginkan. 1.3.7 Pembuatan laporan Proyek Akhir Pada tahap ini dilakukan pembuatan atau penulisan laporan proyek akhir. Pada laporan tersebut dijelaskan mengenai tentang semua hal yang berkaitan tentang pengerjaan proyek akhir, seperti penjelasan tentang komponen yang dipakai, proses pembuatan alat, sistem kerja alat, data-data hasil pengujian alat, serta melakukan analisa dan memberi kesimpulan dan lain sebagainya. 1.4 Perumusan Masalah Permasalahan yang dihadapi pada proyek akhir ini adalah : 1. Bagaimana cara mendesain filter harmonisa pada frekuensi resonansi untuk harmonisa kelima dan harmonisa ketujuh? 2. Bagaimana cara mendesain konverter 6pulsa dengan beban lampu pijar untuk menghasilkan daya besar? 3. Bagaimana cara menggunakan inverter 3fasa dengan beban motor induksi 3fasa untuk menghasilkan daya besar? 4. Bagaimana cara mendesain transformator dengan inti kern sebagai pengganti komponen induktor filter? 5. Bagaimana cara mensimulasikan dengan software PSIM atau Matlab untuk pemasangan filter pasif agar dapat mereduksi harmonisa. 1.5 Batasan Masalah Asumsi-asumsi berikut ini sebagai batasan masalah yang dipakai dalam proyek akhir ini, yaitu : 1. Perencanaan dan pembuatan konverter 6pulsa serta perencanaan pemakaian inverter 3fasa. 2. Perencanaan dan pembuatan filter pasif LC untuk mereduksi harmonisa yang ke-5 dan ke-7. 3. Perencanaan dan pembuatan transformator inti kern sebagai Induktor filter yang merupakan salah satu dari komponen filter pasif.
8
4. 5. 6. 7.
Perencanaan dan pembuatan penyearah full bridge 1fasa. Perencanaan dan penggunaan buck-boost converter. Dalam pengambilan tegangan sekunder trafo filter, tidak memperhatikan arus harmonisanya. Penekanan proyek akhir ini yaitu pada desain rangkaian filter pasif yang digunakan untuk mereduksi harmonisa akibat pemakaian beban non linear konverter 6pulsa dan inverter 3fasa.
1.6 Sistematika Pembahasan Sistematika pembahasan penyusunan Proyek Akhir ini direncanakan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini membahas pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, tujuan, metodologi, batasan dan perumusan masalah, sistematika pembahasan Proyek Akhir dan tinjauan pustaka. BAB II : TEORI PENUNJANG Bab ini membahas teori-teori yang menunjang dan berkaitan dengan penyelesaian Proyek Akhir, antara lain teori tentang harmonisa dan standard harmonisa, rectifier, beban non linear (konverter 6pulsa dan inverter 3fasa), konsep daya, resonansi, induktor dan capasitor filter, serta rangkaian filter pasiv. BAB III : PERENCANAAN DAN PEMBUATAN Bab ini membahas tahap perencanaan dan proses pembuatan perangkat keras Proyek Akhir. BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini membahas secara keseluruhan dari sistem dan dilakukan pengujian serta analisa pada setiap percobaan perangkat keras. Mengintegrasikan seluruh sistem dan pengujian, kemudian berdasarkan data hasil pengujian dan dilakukan analisa terhadap keseluruhan sistem. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas kesimpulan dari pembahasan, perencanaan, pengujian dan analisa berdasarkan data hasil
9
pengujian sistem. Untuk meningkatkan hasil akhir yang lebih baik diberikan saran-saran terhadap hasil pembuatan Proyek Akhir. 1.7 Tinjauan Pustaka Tinjauan pustaka dibawah ini merupakan referensi yang membantu dalam mengerjakan proyek akhir meliputi : Francisco c. De La rosa, “HARMONICS AND POWER SYSTEMS” menjelaskan tentang teori dan perhitungan agar didapatkan kualitas daya yang baik yaitu mereduksi harmonisa yang ditimbulkan oleh pemakaian beban non linear dengan cara penggunaan filter harmonisa dan perbaikan power faktor. Dalam Buku yang berjudul “Power Electronic” karangan Muhammad Rashid, menjelaskan tentang teori dan perhitungan dari rangkaian konverter 6pulsa dan rectifier full bridge 1fasa. Stefanos Manias, “HARMONIC TREATMENT IN INDUSTRIAL POWER SYSTEMS” menjelaskan tentang berbagai macam jenis filter pasif dan desain filter pasif yang akan digunakan di industri untuk menurunkan THD agar didapatkan kualitas daya yang lebih baik. Paper yang berjudul “Capacitors for Power Factor Correction and Filtering (MKK)” menjelaskan tentang perbaikan factor daya dan menjelaskan tentang beberapa cara pemasangan filter pasif yaitu pemasangan kapasitor dan inductor filter beserta perhitungannya. Paper yang berjudul “Power factor correction and harmonic fltering in electrical plants” menjelaskan tentang cara mereduksi harmonisa agar didapatkan nilai THD sesuai dengan standard dan perbaikan factor daya dan juga menjelaskan tentang beberapa cara pemasangan filter pasif yaitu pemasangan kapasitor dan inductor filter beserta perhitungannya. Dari proyek akhir yang dikerjakan oleh saudara Choirul Huda yaitu “Pemanfaatan harmonisa sebagai sumber energi dengan menggunakan filter”. Di bukunya berisi ulasan tentang cara mengurangi kadar harmonisa ke-5 yang dominan pada converter 6pulsa dengan meggunakan metode tune filter. Dari proyek akhir yang dikerjakan oleh Choirul Huda pengurangan harmonisa masih sebatas untuk harmonisa yang ke-5 saja dengan menggunkan sumber 3fasa 160V dan pengambilan harmonisa belum bisa optimal dikarenakan desain filter pasif yang masih kurang tepat. Namun pada
10
proyek akhir ini akan dikembangkan lagi yaitu pengambilan harmonisanya dilakukan pada harmonisa ke-5 dan ke-7 sehingga akan didapat hasil peredaman yang lebih besar, penggunaan beban non linear inverter 3fasa, pembuatan induktor filter dengan pemberian sedikit airgap, menggunkan tegangan sumber 3fasa dan daya yang lebih besar, mencoba pemasangan capasitor secara delta dan penggunaan buck-boost converter untuk pengaturan tegangan output yang dipakai untuk pengisian accu.
11
BAB II TEORI PENUNJANG
Analisa dan perhitungan sangat penting dilakukan sebelum merencanakan suatu sistem. Sehingga diperlukan teori penunjang sebagai pendukung kebenaran dari analisa yang dilakukan. Teori dasar pada proyek akhir ini diambil dari mata perkuliahan Power Quality dan Elektronika Daya. Teori dan analisa penunjang yang lain diambil dari mata kuliah yang masih berkaitan dengan rangkaian Elektronika Daya antara lain : Matematika, Komponen Listrik, Rangkaian Listrik, Piranti Elektronika dan Rangkaian Elektronika, serta buku – buku literatur ( ada pada halaman Daftar Pustaka ). Setiap pembahasan – pembahasan pada sub bab saling berkaitan dengan teori dan analisa yang pernah diberikan pada perkuliahan yang pernah didapatkan. 2.1 Rangkaian Penyearah (Rectifier) Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak-balik (AC) menjadi sinyal sumber arus searah (DC). Gelombang AC yang berbentuk gelombang sinus hanya dapat dilihat dengan alat ukur CRO. Rangkaian rectifier banyak menggunakan transformator step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan sesuai dengan perbandingan transformasi transformator yang digunakan. Penyearah dibedakan menjadi 2 jenis, penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh, sedangkan untuk penyearah gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda bridge. Bagian utama atau boleh dikatakan jantung suatu catudaya adalah rangakaian penyearah yang mengubah gelombang sinus AC menjadi deretan pulsa DC. Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk memperoleh arus DC halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronik.
12
2.1.1 Penyearah Gelombang Penuh Rangkaian penyearah satu fasa gelombang penuh dapat dibuat dengan menggunakan konfigurasi jembatan (bridge) ataupun dengan menggunakan Center-Tapped Transformer. Jika kedua metode ini dibandingkan maka akan ditemukan kelebihan dan kekurangan pada masing-masing metode. Pada konfigurasi Center-Tapped Transformer yang menggunakan duah buah dioda, hanya akan ada satu penjatuhan tegangan (voltage drop) pada dioda di setiap jalur arus dari transformator ke beban. Pada rangkaian jembatan yang menggunakan empat buah dioda, akan terdapat dua voltage drop. Meskipun demikian pada Center-Tapped Transformer setiap dioda paling tidak harus menahan tegangan balik (reverse voltage) yang besarnya dua kali lipat dari pada setiap dioda yang digunakan pada konfigurasi jembatan. Rangkaian penyearah gelombang penuh seperti pada Gambar 2.1
Gamba 2.1 Rangkaian full wave rectifier 1 Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian seperti pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 ragkaian peyearah gelombang penuh denga filter C ___________________ 1
Tim Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta” Teknik Dasar
Rectifier dan Inverter ”, Modul Praktikum, 2003, hal.8
13
Untuk mencari nilai dari tegangan output, dapat menggunakan rumus seperti berikut: T
Vdc Vave
1 Vs (t )dt T 0
Dimana Vout untuk 0<=t<=T dengan frekuensi 1/T dan ω=2πf 2 Vm sintd t 2 0 1 Vdc Vave Vm sin td t 0 Vm Vdc Vave cos t 0
Vdc Vave
1 (1)
Vdc Vave
Vm
Vdc Vave
2Vm
0.6366Vm
Dan untuk tegangan output setelah filter capasitor,
Vdc Vm
Vm .........................................................................(2.1) 4 fRC
Tegangan output rectifier dapat dilihat pula dari gambar gelombang output rectifier. Semakin besar nilai kapasitor maka gambar gelombang ripple akan semakin landai (berarti nilai ripplenya semakin kecil) sehingga gambar gelombangnya akan mendekati gambar gelombang DC murni dan nilai tegangan outputnya akan semakin besar pula.
14
2.1.2 Penyearah Tiga Phasa Penyearah diode gelombang penuh tiga phasa menggunakan sistem jembatan dengan enam buah diode R1, R3, dan R5 katodanya disatukan sebagai terminal positif. diode R4, R6, dan R2 anodanya yang disatukan sebagai terminal negative. Tegangan DC yang dihasilkan memiliki enam pulsa yang dihasilkan oleh masing-masing diode tersebut. Tegangan DC yang dihasilkan halus karena tegangan riak (ripple) kecil dan lebih rata. Urutan konduksi dari keenam diode dapat dilihat dari siklus gelombang sinusoida yang konduksi secara bergantian. Konduksi dimulai dari diode R1 + R6 sepanjang sudut komutasi 60°. Berturut-turut disusul diode R1 + R2, lanjutnya diode R3 + R2, urutan keempat R3 + R4, kelima R5 + R4 dan terakhir R5 + R6 Jelas dalam satu siklus gelombang tiga phasa terjadi enam kali komutasi dari keenam diode secara bergantian dan bersama-sama. Rangkaian penyearah 3 fasa seperti pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Penyearah jembatan gelombang penuh 3fasa 2 Nilai tegangan rata-rata dari beban (VL Average) dapat dihitung dengan rumus : .......................................................... (2.2) V 1,654 V ave
m
Nilai tegangan RMS dari beban (VL rms) dapat dihitung dengan rumus : ........................................................ (2.3) Vrms 1,655 Vm ___________________ 2
Ibid hal.8
15
Dengan melihat arus beban kita dapat menghitung nilai ratarata dari arus beban (Iave) dengan rumus :
I ave I
2 3 0,78 I m m 6 4
.................................. (2.4)
Dimana nilai Im 1,73V m
R
............................................................ (2.5)
2.2 Inverter Inverter adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk merubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dengan besar magnitude dan frekuensi tertentu. Inverter banyak sekali digunakan pada berbagai macam produk industri, seperti : 1. Drive kecepatan 2. Induction heating 3. Power supply pesawat udara 4. UPS pada computer Teknologi VSD yang dipakai adalah teknik V/F konstan, artinya pada saat ingin menurunkan putaran motor induksi dengan cara menurunkan frekuensinya maka tegangan juga harus diturunkan demikian juga sebaliknya, sehingga besarnya fluksi motor tetap dan motor akan mendapatkan torsi yang tetap besar. Penghematan daya diperoleh saat motor dioperasikan pada kecepatan rendah dibawah kecepatan nominalnya. Maka pada saat motor dioperasikan pada kecepatan rendah dengan cara menurunkan frekuensi motor akan diperoleh penurunan tegangan sehingga pemakian daya juga akan turun sehingga diperoleh efisiensi daya. Cara kerja inverter adalah merubah dari tegangan dc menjadi tegangan ac dengan frekuensi yang bisa diatur atau diubahubah. Pengaturan frekuensi dengan cara teknik switching transistor inverternya. Akibat switching ini menyebabkan bentuk gelombang tidak sinusoidal sehingga menghasilkan distorsi pada PF dimana PF ≠ DPF sehingga menimbulkan kerugian daya.
16
2.3 Motor Induksi 3 Pada proyek akhir ini akan dipasang sebuah motor induksi 3Ø sebagai bebannya. Dapat dilihat sebuah penampang dari motor induksi 3Ø seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 Motor Induksi 3fasa Dimana ada beberapa prinsip kerja dari motor induksi: 1. Apabila sumber tegangan 3Ø dpasang pada kumparan medan (stator) , timbullah medan putar dengan kecepatan : Ns= 120*f/p 2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. 3. Akibat dari kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi (ggl) sebesar : E2s= 4,44 f2n2 (untuk satu fasa) E2s adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar. 4. Karena kumparan jangkar merupakan rangkaian yang tertutup ,ggl (E) akan menghasilkan arus (I). 5. Adanya arus (I) didalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor. 6. Bila kopel awal yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban , rotor akan berputar searah dengan medan medan putar stator. 7. Seperti telah dijelaskan pada (3) tegangan induksi timbul Karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relativ antara kecepatan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr). Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (S) dinyatakan dengan : S= nsnr/ns*100% 8. Bila nr=ns ,tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor , dengan demikian
______________________ 3
Muchammad Faizzin,”Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa”,
Proyek Akhir, 2004, hal.25
17
9.
tidak dihasilakan kopel. Kopel motor akan ditimbulakan apabila nr lebih kecil dari ns. Dilihat dari cara kerjanya ,motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron
2.4 Buck-Boost Converter 4 Cara mudah untuk menurunkan atau menaikkan tegangan DC yaitu dengan menggunakan rangkaian buck-boost converter. Buck-boost converter merupakan converter DC yang dapat diatur tegangan output DC nya. Tegangan output tergantung dari duty cycle yang digunakan untuk menyulut gate mosfet. Tegangan outputnya bisa lebih kecil dari tegangan input atau lebih besar dari tegangan input tergantung dengan duty cyclenya. Rangkaian buck-boost converter disusun dari beberapa komponen yaitu induktor, MOSFET, fast recovery diode, dan kapasitor. Pada Gambar 2.5 merupakan gambar rangkaian dari buck-boost converter.
Gambar 2.5 Rangkaian Buck-Boost Converter 2.4.1 Teori operasi rangkaian Operasi dari buck-boost converter adalah cukup sederhana, dengan sebuah induktor dan dua switced (dari transistor dan diode) yang mengontrol induktor. Induktor dihubungkan antara sumber dan beban untuk menyimpan energi dan mengeluarkan energi ke beban. Buck-boost converter mempunyai magnitude tegangan output yang bisa lebih besar atau lebih kecil dari pada magnitude tegangan input. Ini sebuah switch mode power supply yang mempunyai topology yang sama antara boost converter dan buck converter. Polaritas tegangan output berlawanan dengan polaritas tegangan input. Prinsip operasi dari buck-boost converter terdiri dari dua mode yaitu:
______________________ 4
M. Zaenal Effendi, “Dc-dc converter”.
18
a. Continuos Mode Operation Buck-boost converter dalam operasi mode continuos jika arus induktor (IL) tidak pernah jatuh atau menyentuh titik nol dalam perputaran cyclenya, prinsip operasinya seperti pada Gambar 2.6 da Gambar 2.7
Gambar 2.6 Buck-boost converter dalam kondisi switch ON
Gambar 2.7 Buck-boost converter dalam kondisi switch OFF Saat switch dalam kondisi tertutup, diode dalam kondisi reverse bias tidak ada arus yang melewati diode. Induktor dialiri arus dan dalam kondisi charge. Saat switch terbuka, diode dalam kondisi forward bias. Induktor akan berfungsi sebagai supply untuk mengecharge kapasitor. b. Discontinuos Mode Operation Dalam beberapa kasus, jumlah energi yang dibutuhkan oleh beban cukup kecil untuk ditransfer dalam waktu yang lebih kecil dibandingkan periode pergantian keseluruhan. Dalam hal ini, arus melalui induktor jatuh ke nol pada bagian periode. Perbedaan hanya dalam prinsip yang dijelaskan di atas adalah bahwa induktor benarbenar habis pada akhir siklus pergantian.
19
Perhitungan duty cycle dan tegangan output pada buckboost converter sebagai berikut ..................................................................(2.6) Dari persamaan 2.6 maka akan di dapat
D Vo Vin ..................................................................(2.7) 1 D 2.5 Karakteristik Beban Non-linier Beban non-linier adalah beban yang menyebabkan bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya. Beban nonlinier menyebabkan arus dengan bentuk non sinusoidal, walaupun disuplai dari sumber tegangan sinusoidal. Untuk mengetahui karaktristik beban nonlinier satu fasa dapat diambil suatu pendekatan dengan menggunakan rangkaian penyearah satu fasa gelombang penuh yang dilengkapi dengan kapasitor perata tegangan DC. Adanya kapasitor C ini dimaksudkan untuk mendapatkan tegangan DC yang relatif murni yang dikehendaki untuk operasi komponen elektronik. Namun akibatnya arus pada jala-jala sistem Is hanya akan mengalir pada saat terjadi pengisian muatan kapasitor C, yaitu di daerah puncak gelombang tegangan jala-jala, sehingga bentuk gelombang arus Is tidak proporsional lagi terhadap tegangannya (non-linier) dan mengalami distorsi (non-sinusoidal). 1. Beban linier Pengggunaan beban linier pada sistem tiga fasa seperti pada Gambar 2.8
Gambar 2.8 Penggunaan beban linier Gambar gelombang tegangan dan arus input pemakaian beban linear seperti pada Gambar 2.9
akibat
20
Gambar 2.9 Gambar gelombang tegangan dan arus input akibat pemakaian beban linier Dari Gambar 2.9 pemakaian beban linier, arus dan tegangan sumber 3fasa tidak mengalami distorsi. 2. Beban non linear (converter 6 pulsa) Pengggunaan beban non linier pada sistem tiga fasa seperti pada Gambar 2.10
Gambar 2.10 Penggunaan beban non linear
21
Gambar gelombang tegangan dan arus input pemakaian beban non linier seperti pada Gambar 2.11
akibat
Gambar 2.11 Gambar gelombang tegangan dan arus input akibat pemakaian beban non linier Dari Gambar 2.11 pemakaian beban non linier berupa converter 6pulsa menyebabkan gelombang arus input mengalami distorsi berat tetapi tegangan sumber tidak terdistorsi. 2.6 Konsep Daya Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari Daya Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif. Dalam sistem listrik AC/Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu: 1. Daya semu (S, VA, Volt Amper) 2. Daya aktif (P, W, Watt) 3. Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif) Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya
22
yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt, Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu. Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan VoltAmpere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik atau industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik, yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim tenaga listrik. Konsep daya dapat dijelaskan melalui segitiga daya seperti pada Gambar 2.12
Gambar 2.12 Segitiga Daya 5 Q Q P
LOAD DES
= Daya reaktif beban
= Daya reaktif suplai setelah diberi capasitor
LOAD
= Daya aktif beban
P : daya nyata = Vrms Irms cos O = Irms2 R (watt) Q : daya reaktif = Vrms Irms sin O = Irms2 X (var kapasitif atau var induktif) S : daya semu/komplek = Vrms Irms = Irms 2 Z (VA)
______________________ 5
Muchammad Faizzin, op. cit., h. 18.
23
Berdasarkan Gambar 2.12 penjumlahan vektor daya aktif (Pload) dan reaktif (Qload) merupakan daya total (nyata/Sload) , diukur dalam kVA (kilovolts-Amperes). Daya ini merupakan daya yang dikirim oleh perusahaan energi ke pelanggan. Konsep Faktor Daya Bila arus dan tegangan berbentuk sinusoidal, maka faktor daya (power factor-pf) didefinisikan sebagai cosinus sudut yang dibentuk antara simpangan nol (zero-crossing) tegangan dan simpangan nol arus, dengan nol tegangan sebagai acuan. Ilustrasinya diperlihatkan pada Gambar 2.13
Gambar 2.13 Kurva arus dan teganga pada beban linear Permasalahan muncul apabila salah satu atau kedua besaran tidak sinusoidal sebagaimana pada contoh-contoh di atas, terlebih apabila besaran-besaran memiliki beberapa simpangan nol. Bila arus dan atau tegangan tidak sinusoidal, seperti pada contoh-contoh di atas, definisi tersebut tidak lagi dapat diterapkan. Untuk menyelesaikan permasalahan mengenai faktor daya, ada dua definisi yang umum digunakan berkaitan dengan bentuk arus dan atau tegangan yang tidak sinusoidal, yaitu : true power factor (tpf atau pf saja) dan Displacement Power Factor :
Dimana : Is1 = arus fundamental Is = arus harmonisa TPF merupakan ukuran dari kemampuan daya rangkaian, dengan mencakup seluruh komponen harmonisa. Nilai TPF adalah
24
selalu lebih kecil atau sama dengan DPF ( yaitu dalam kasus arus dan tegangan sinusoidal ). 2.7 Resonansi Kehadiran kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki faktor daya dapat menyebabkan timbulnya resonansi sistem lokal yang diikuti dengan naiknya arus yang sangat besar yang merugikan kapasitor itu sendiri. Dalam hal ini ada dua buah resonansi sistem, yaitu resonansi pararel dan resonansi seri. Resonansi pararel menghasilkan impedansi yang tinggi pada frekuensi resonansi. Umumnya sumber harmonisa dianggap sebagai sumber arus yang menaikkan tegangan harmonisa dan arus harmonisa yang tinggi pada setiap lengan impedansi paralel. Resonansi pararel dapat terjadi pada beberapa cara yang paling sederhana mungkin ketika sebuah kapasitor dihubungkan pada busbar yang sama dengan sumber harmonisa. Sebuah resonansi pararel dapat terjadi antara sumber dan kapasitor. 2.8 Harmonisa Pada sistem tenaga listrik, daya yang didistribusikan adalah pada level tegangan dengan frekuensi tunggal (50 Hz atau 60 Hz) ,tetapi karena perkembangan beban listrik yang semakin pesat dan komplek, terutama penggunaan beban-beban non linier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombang sinusnyanya, sehingga yang semula seperti Gambar 2.14 a, tetapi setelah dialirkan kebeban-beban non linier, bentuk gelombangnya tidak lagi sinus melainkan akan cacat atau terdistorsi seperti yang terlihat pada Gambar 2.14 b.
Gambar 2.14 a Gelombang sinus murni 6 ______________________ 6,7
Muchammad Faizzin, op. cit., h. 7.
Gambar 2.14 b Gelombang sinus terdistorsi 7
25
Cacat gelombang yang disebabkan oleh interaksi antara bentuk gelombang sinusoidal sistem dengan komponen gelombang lain yang disebabkan oleh pemakaian beban non linier lebih dikenal dengan harmonisa, dengan kata lain harmonisa adalah komponen gelombang lain yang mempunyai frekuensi kelipatan integer dari komponen frekuensi fundamental. Hal ini dapat dijelaskan seperti pada Gambar 2.15
Gambar 2.15 Bentuk Gelombang Fundamental, Gelombang Harmonisa dan Gelombang Fundamental yang Terdistorsi 2.8.1 Konsep Dasar Analisa Harmonisa Analisa Fourier Pengertian Deret Fourier Analisa Fourier terdiri dari 2 bagian yaitu: 1. Transformasi Fourier (Fourier Transform) 2. Deret Fourier (Fourier Series) Sinyal waktu kontinyu dengan analisa fourier harus dideretkan, karena sinyal waktu kontinyu f(t) yang akan di analisa menurut Fourier merupakan sinyal yang terdistorsi. Ada beberapa factor yang menyebabkan sinyal terdistorsi diantaranya: 1. Adanya sinyal noise pada frequensi tertentu 2. Adanya pengaruh disturbance 3. Adanya unsur harmonisa dari sinyal tersebut 4. Adanya komponen atau beban yang bersifat non linear dari suatu system Prinsip dasar atau pengertian dasar deret Fourier adalah semua bentuk gelombang waktu atau sinyal waktu kontinyu f(t) yang
26
periodic(asalkan bukan gelombang sinus) dapat dinyatakan atau diuraikan kedalam beberapa komponen harmonisa atau komponen frekuensi, atau dengan kata lain dapat dinyatakan sebagai bentuk jumlahan fungsi-fungsi sinus atau cosines. Jadi jika suatu sinyal waktu konyintu f(t) yang periodic (distorsi karena adanya harmonisa) diambil deret Fouriernya maka hasilnya berupa sinyal waktu kontinyu pula, hanya saja memiliki beberapa komponen frequensi dan amplitude harmonisa. Ada beberapa syarat suatu sinyal bisa dianalisa dengan menggunakan deret fourier: 1. Sinyal waktu f(t) harus periodic 2. Sinyal waktu f(t) harus kontinyu bagian demi bagian (piecewise) 3. Sinyal waktu f(t) harus terdefinisi pada interval tertentu. Deret Fourier secara matematik dapat dibagi menjadi 2 berdasarkan cara penulisannya: 1. Deret Fourier Trigonometri (Unifersal Form) 2. Deret Fourier Exponential (Complex Form) Deret Fourier Trigonometri (Unifersal Form) Suatu sinyal waktu kontinyu f(t) yang periodic (terdefinisi pada interval tertentu) dapat dinyatakan dalam deret Fourier Trigonometri sebagai berikut: 𝑓 𝑡 = 𝑑0 +
∞ 𝑛 =1
𝑎𝑛 cos nωt + 𝑏𝑛 sinnωt .…..(2.8)
Dengan koefisien-koefisiennya adalah : d0 = a𝑛 =
1 𝑇 𝑓 𝑇 0 2 𝑇 𝑓 𝑇 0 2 𝑇 𝑓 𝑇 0
𝑡 𝑑𝑡………………………..……....(2.9) 𝑡 cos nωt 𝑑𝑡 …………..………....(2.10)
b𝑛 = 𝑡 sin nωt 𝑑𝑡 ………………...…....(2.11) Dimana: d0 = Harga rata-rata atau komponen DC dari sinyal f(t) an dan bn= Amplitudo sinyal harmonisa n =Harmonisa
27
2.8.2 Sumber-Sumber Harmonisa Komponen-komponen sistem tenaga listrik yang dapat menimbulkan arus harmonisa hendaknya perlu diperhatikan, dengan tujuan untuk memprediksi permasalahan yang diakibatkan oleh harmonisa, sehingga sudah dapat diperkirakan cara yang tepat untuk menekan kehadiran harmonisa tersebut, baik dengan cara memasang filter, maupun mendesain peralatan-peralatan listrik agar dampak harmonisa yang ditimbulkan peralatan tersebut masih dibawah standar yang ditentukan. Berikut ini adalah beberapa contoh sumber-sumber harmonisa : 1. Konverter 2. Tanur Listrik 3. Induktor 4. Penyearah (rectifier) 2.8.3 Pengaruh Harmonisa Pada Jaringan 8 Sistem tenaga listrik yang ideal, energi listrik yang disalurkan mempunyai frekuensi tunggal konstan dan pada level tegangan dengan magnitude yang konstan, tetapi dengan pemakaian beban nonlinier mengakibatkan timbulnya arus harmoisa pada sistem tenaga listrik yang bersangkutan. Misalnya saja pada konverter yang berhubungan dengan jaringan listrik akan menyebabkan mengalirnya arus non sinusoidal ke dalam jaringan. Apabila jaringan tersebut mempunyai beban lain, selain konverter, maka beban-baeban tersebut akan mendapatkan tegangan dari busbar yang bentuknya tidak lagi sinusoidal. Dari permasalahan ini maka harmonisa tersebut akan dapat mengakibatkan bebearpa kerugian, berikut ini adalah beberapa kerugian akibat besarnya arus harmonisa yang mengalir pada sistem : 1. Turunnya faktor kerja sistem. 2. Mengganggu operasi peralatan lain seperti jalur telpon dan lain-lain. 3. Tidak amannya arus netral dalam sistem tiga phasa. 4. Induktor, generator dan transformator menjadi sangat panas dan cepat rusak. 5. Tidak amannya arus pada kapasitor perbaikan faktor kerja 6. Kapasitor menjadi sangat panas dan rusak. 7. Tidak berfungsinya peralatan pengaman.
______________________ 8
Muchammad Faizzin, op. cit., h. 14.
28
2.9 Standar Harmonisa Standar harmonisa yang digunakan pada penelitian ini adalah standar dari IEEE 519-1992. Ada dua kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi harmonisa yaitu batas harmonisa untuk arus (THDI) dan batas harmonisa untuk tegangan (THDV). Batas untuk harmonisa arus ditentukan oleh perbandingan arus hubung singkat yang ada pada PCC (Point of Common Coupling), sedangkan IL adalah arus beban fundamental. Untuk batas harmonisa tegangan ditentukan dari besarnya tegangan sistem yang terpasang atau dipakai. Standar harmonisa yang diizinkan untuk arus dan tegangan berdasarkan IEEE Std 519-1992 dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 2.1 Batas Distorsi Arus Harmonisa untuk Sistem Distribusi Umum (120 V sampai 69 kV) 9
29
Tabel 2.2 Batas Distorsi Tegangan 10
%THDV adalah persentase jumlah total tegangan yang terdistorsi oleh harmonisa dan %THDI adalah persentase jumlah total arus yang terdistorsi oleh harmonisa. De La Rosa mendefinisikan THD dengan persamaan:
..........................................................(2.13) 3.0 Induktor Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan olehinduktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat didalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubahubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.
______________________ 9,10
IEEE” Distortion Limits”, 2004, hal.72
30
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya didalam inti karena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami nonlinearitas karena penjenuhan. Induktor dengan inti EI Tipe inti yang digunakan adalah inti besi laminasi ( lamination iron ) atau biasa disebut kern. Digunakan bahan tersebut karena inductor ini akan dipasang pada frekuensi rendah ( low frequency ). Jenis inti yang biasanya di pakai seperti pada Tabel 2.3 Tabel 2.3 Tipe inti yang biasa dipakai untuk induktor Core type
B
Relative core loss High
Laminations iron, silicon steel Powdered cores, Powdered iron
1.52.0T 0.60.8T
Medium
Ferrite Manganesezinc, Nickel-zinc
0.250.5T
Low
Applications 50-60 Hz Transformer, Induktor 1 KHz Transformer, 100KHz filter Induktor 20 KHz-1MHz Transformer, acinductor
31
Gambar 2.16 Bentuk inti EI terbuat dari besi laminasi (kern ) 11 Pada Gambar 2.16 inti EI mempunyai panjang sebesar b dan lebar sebesar h. Langkah- langkah desain induktor dengan menggunakan inti kern adalah sebagai berikut: 1. Menentukan besar nilai Induktor yang di inginkan 2. Melakukan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan nilai sesuai dengan yang di harapkan, meliputi: Menentukan ukuran kern
1.5 Pp
Pp V ph I ph cos .........................(2.14) 9.9 b ............................................................................(2.15) h 0.6561
b3
Dari persamaan 2.14 dan 2.15 maka dapat dihitung besar luas penampang kern adalah, Ac b h dalam _ cm 2 ………………..….............(2.16) Menentukan jumlah belitan
nn
Ln I max 10 4 …………………...............................(2.17) Bmax Ac
Menentukan diameter email yang digunakan
_________________________ 11
M. Zaenal Effendi, “Desain Transformator Frekwensi Rendah (50 Hz)”.
32
d
4
I , dimana s adalah kerapatan arus........................(2.18) s
3.1 Kapasitor Pada dasarnya sebuah kapasitor merupakan dua keping konduktor yang dipisahkan oleh suatu insulator (udara, hampa udara atau suatu material tertentu). Secara skematis sebuah kapasitor keping sejajar dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.17
Gambar 2.17 Kapasitor keping sejajar Pemasangan kapasitor yang digunkan untuk filter pasif dapat dipasang dengan hubungan star atau hubungan delta. Pemasangan capasitor secara star connection dapat dijelaskan seperti pada Gambar 2.18
Gambar 2.18 Kapasitor dipasang hubungan star 12 Dan untuk perumusannya seperti di bawah ini, Besar daya reaktif yang di injeksikan adalah ……………………………....……(2.19) Dari persamaan 2.19 maka di dapat
33
…….……..……(2.20) Dimana:
P
1 2
Un Fn
= Besar daya aktif (Watt) = Besar sudut awal = Besar sudut harapan = Tegangan line-line (Volt) = Frekuensi jala-jala (50Hz)
Pemasangan capasitor secara delta connection dapat dijelaskan seperti pada Gambar 2.19
Gambar 2.19 Kapasitor dipasang hubungan delta 13 Dan untuk perumusannya seperti di bawah ini, ……………………………….….(2.21) Dari persamaan 2.21 maka di dapat
………………………(2.22) ………………………………………..(2.23) ___________________ 12,13
Siemens Matsushita Components,” Capacitors for Power Factor Correction and Filtering (MKK)”, Paper, 2010, hal.304
34
Perhitungan C star seperti pada persamaan 2.20 Dimana: P = Besar daya aktif (Watt) = Besar sudut awal 1
2
Un Fn
= Besar sudut harapan = Tegangan line-line (Volt) = Frekuensi jala-jala (50Hz)
Besar arus yang mengalir di capasitor
Gambar 2.20 Arus pada capasitor 3.2 Transformator 14 Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain. Melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Trnsformator digunakan secara luas,baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Dalam bidang elektronika, tranformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban;untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain;dan untuk ______________________ 14
http://Transformator-Wikipedia Bahasa Indonesia, pada tanggal 1 Januari 2011
35
menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Pada perencanaan dan pembuatan proyek akhir ini transformator di desain sebagai rangkaian filter pasif untuk melewatkan arus harmonisa ke-5 dan ke-7 pada frekuensi resonansi yang di inginkan, dimana arus yang mengalir pada sisi sekunder memiliki frekuensi 250Hz untuk harmonisa ke-5 dan 350Hz untuk harmonisa ke-7. 3.3 Filter Pasif 15 Dengan semakin meningkatnya permasalahan mengenai harmonisa yang disebabkan semankin banyaknya penggunaan peralatan elektronika yang non linier, seperti komputer, printer dan lain-lain. Sehingga perlu dibuat suatu alat untuk dapat mengatasi permasalahan tersebut, karena harmonisa pada suatu sistem distribusi dapat menyebabkan menurunnya masa pakai dari peralatan listrik dan dapat mengganggu jalur komunikasi dan akibat buruk lainnya. Tujuan pokok dari filter harmonisa adalah untuk mereduksi amplitude frekuensi-frekuensi tertentu dari sebuah tegangan atau arus. Dengan penambahan filter harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik yang mengandung sumber-sumber harmonisa, maka penyebaran arus harmonisa ke seluruh jaringan dapat ditekan sekecil mungkin. Selain itu filter harmonisa pada frekuensi fundamental dapat mengkompensasi daya reaktif dan dipergunakan untuk memperbaiki faktor daya sistem. Filter pasif banyak digunakan untuk mengkompensasi kerugian daya reaktif akibat adanya harmonisa pada sistem instalasi. Rangkaian filter pasif terdiri dari komponen R, L, dan C. Komponen utama yang terdapat pada filter pasif adalah: 1. Kapasitor. Kapasitor dihubungkan seri atau paralel untuk memperoleh sebuah total rating tegangan dan kVar yang diinginkan. 2. Induktor. Induktor digunakan dalam rangkaian filter dirancang mampu menahan selubung frekuensi tinggi yaitu efek kulit (skin effect). ______________________ 15
Limboto Limantara,” Analisa Simulasi Filter Pasif dan Perbandingan Unjuk
Kerjanya dengan Filter Aktif dan Filter Aktif Hibrid dalam Meredam Harmonisa
36
Gambar 2.21 Rangkaian filter pasif dalam Sistem16 Dari Gambar 2.21 filter pasif dipasang pada sisi sumber yang dipakai untuk melewatkan arus harmonisa agar tidak menuju ke sumber. Filter Pasif tersusun dari kapasitor dan induktor dengan satu frekuensi yang disetting pada frekuensi tegangan harmonisa yang akan dihilangkan.
........................................................................(2.24) Dimana: fr = Frekuensi setting. L = Induktansi. C = Kapasitansi. Karakteristik susunan frekuensi setting filter:
...............................................................................(2.25) Dimana: nr = Orde dari resonansi. fr = Frekuensi setting. f1 = Frekuensi fundamental.
37
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT KERAS
3.1 Blok Diagram Perencanaan sistem secara keseluruhan dapat dijelaskan seperti pada Gambar 3.1 Pemakaian beban non linear berupa konverter 6pulsa Arus harmonisa
R
NONLINEAR LOAD (Converter 6 pulsa)
S T
FILTER PASIF 1
Harmonisa ke- 5
Harmonisa ke- 7
CAPASIITOR
CAPASIITOR
CAPASIITOR
CAPASIITOR
CAPASIITOR
CAPASIITOR
Induktor
Induktor
Induktor
Induktor
Induktor
Induktor
FILTER PASIF 2
SOURCE 3P
Pemakaian beban non linear berupa inverter 3fasa Source 3fasa
Motor Induksi 3fasa
Inverter 3fasa
Filter Pasif LC
Rectifier 1Fasa
BuckBoost Converter
Accu
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Dari Gambar 3.1 Pemakaian konverter 6pulsa mengakibatkan timbulnya harmonisa cukup besar, dan untuk mengatasinya maka di pasang filter pasif harmonisa ke-5 dan ke-7 pada sisi sumber untuk mereduksi harmonisa tersebut. Dan untuk pemakaian inverter 3fasa mengakibatkan timbulnya harmonisa yang sangat besar, dan untuk mengatasinya maka di pasang filter pasif harmonisa pada sisi sumber untuk mereduksi harmonisa tersebut,
38
dan selanjutnya dilakukan pemanfaatan daya pada travo filter untuk pengisian accu. Sebelum mendesain filter pasif, kami terlebih dahulu melakukan pengambilan data awal, yaitu mengamati bentuk harmonisa pada plan sebelum dipasang filter. Scope yang kami gunakan yaitu Fluke tipe 41B (Gambar 3.2).
Gambar 3.2 Fluk 41B 3.2 Perencanaan Rangkaian Penyearah Tiga Phasa Pemakaian beban non linear berupa konverter 6pulsa menghasilkan harmonisa dalam jumlah yang cukup besar yang selanjutnya dilakukan pengambilan dan pemanfaatan harmonisa yang muncul yaitu harmonisa ke-5 dan ke-7 pada sistem. Karakteristik dari penyearah tiga fasa ini adalah: i. Harmonik ke 3 tidak ada ii.Harmonik ke 6k ± 1 muncul, dimana 6k+1 membentuk urutan positif dan 6k-1 membentuk urutan negative Penggunaan konverter 6 pulsa seprti pada Gambar 3.3
39
Gambar 3.3 Rangkaian penggunaan beban konverter 6 pulsa
Gambar 3.4 Gambar gelombang tegangan dan arus jala-jala akibat Penggunaan beban nonlinear ( konverter 6 pulsa)
Gambar 3.5 Gambar spektrum tegangan dan arus
40
Akibat penggunaan beban nonlinear berupa konverter 6 pulsa maka menyebabkan bentuk gelombang arus jala-jala menjadi tidak sinusoidal lagi (mengalami distorsi) sedangkan pada bentuk gelombang tegangan jala-jala tetap sinusoidal seperti yang terlihat pada Gambar 3.4. Dari Gambar 3.5 yaitu gambar spektrum tegangan dan arus, pada konverter 6 pulsa akan muncul harmonisa ke-5 (F=250Hz), ke-7 (F=350Hz), ke-11 (F=550Hz), ke-13 (F=650Hz) dan seterusnya. 3.3 Perencanaan Filter Pasif Filter yang dirancang disini adalah filter pasif LC yang digunakan untuk mereduksi harmonisa yang dominan yaitu harmonisa ke-5 dan ke-7. Untuk tiap harmonisa, filter pasif ini menggunakan tiga buah transformator satu fasa sebagai pengganti induktor filter untuk melewatkan arus harmonisa yang diinginkan dan tiga buah capasitor filter yang dipasang dengan hubungan star atau delta dimana nilai capasitor filter dari hasil perencanaan nantinya akan disesuaikan dengan yang ada dipasaran. Dalam pengambilan arus harmonisanya menggunkan metode sedikit pergeseran frekuensi, hal ini dimaksudkan untuk menghindari kemungkinan terjadinya resonansi pada sistem. Keluaran (belitan sekunder) pada travo ini dihubungkan pada penyearah gelombang penuh satu fasa. Pemasangannya seperti pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Desain Filter yang akan dibuat
41
Desain Filter Pasif untuk beban converter 6 pulsa Load converter : 4buah lampu pijar 250W diparalel seri 4buah lampu pijar 250W diparalel Vs/VLL = 215V 215 V ph 124.28V 3 Is = 2.7A P = 980W PF1 = 0.96 1 16.26 PF2
= 0.99
2 8.11
Qc P (tg1 tg 2 ) Qc 980(tg16.26 tg 8.11) Qc 980 (0.29 0.14) Qc 147VAR C _ star
Qc Vll 2
147 10.13uF 2152 6.28 50 1 Ln 2 2 4 Fn C
C
1 45.32mH 4 3.14 2 2352 10.13u 1 L7 22.3mH 4 3.14 2 3352 10.13u L5
C _ delta
10.13u 3.4uF 3
42
Desain Induktor L5 45.32mH L7 22.3mH
b3
1.5 Pp
9. 9 Pp V ph I ph cos Pp 124.28 2.7 0.96 322.13W
483.2 3.6cm 2.5cm 9. 9 3. 6 h 5.5cm 3.8cm 0.6561 Ac b h
b3
Ac 3.6 5.5 19.8cm 2 Ac 2.5 3.8 9.5cm 2 nn
Ln I max 108 Bmax Ac
45.32 10 3 2.7 104 52beli tan 1.2 19.8 22.3 10 3 2.7 n7 104 26beli tan 1.2 19.8 n5
45.32 10 3 2.7 104 108beli tan 1.2 9.5 22.3 10 3 2.7 n7 104 53beli tan 1. 2 9. 5 n5
43
d d
4
I s
4 2.7 0.88mm 0.7 / 0.9mm 3.14 5
Desain Filter Pasif untuk beban Inverter 3fasa Dari data pengukuran awal didapatkan hasil pengukuran parameterparameter seperti di bawah ini Dengan pembebanan V = 366V F = 49.8Hz I = 2.05A P = 0.62 kw S = 1.3 kva Q = 0.08kvar PF = 0.47 DPF = 0.99 THDv = 1.6% THDi = 86.7% THD-r THDi = 174.2%THD-f I load = 0.5A Rpm = 1479 Tanpa pembebanan V = 365V F = 49.8Hz I = 0.69A P = 0.16 kw S = 0.44kva Q = 0.07kvar PF = 0.37 DPF = 0.92 THDv = 1.7% THDi = 88.4% THD-r THDi = 189.2%THD-f I load = 0A
44
Desain Filter Pasif (Menggunakan data yang dengan pembebanan) Vs/VLL = 366V 366 V ph 211.56V 3 Is = 2.05A P = 620W PF1 = 0.47 1 61.96 PF2 = 0.9 2 25.84 Qc P (tg1 tg 2 ) Qc 620(tg 61.96 tg 25.84) Qc 620 (1.878 0.484) Qc 864.28VAR C _ star
Qc Vll 2
864.28 20.54uF 366 6.28 50 1 Ln 2 2 4 Fn C
C
2
1 22.35mH 4 3.142 2352 20.54u 1 L7 10.99mH 4 3.142 3352 20.54u L5
C _ delta
20.54u 6.8uF 3
45
Desain Induktor L5 22.35mH L7 10.99mH
b3
1.5 Pp
9. 9 Pp V ph I ph cos Pp 211.56 2.05 0.47 203.84W
305.76 3.14cm 3.2cm 9. 9 3.14 h 4.79cm 5cm 0.6561 Ac b h
b3
Ac 3.14 4.79 15.04cm 2 Ac 3.2 5 16cm 2 nn
Ln I max 104 Bmax Ac
22.35 10 3 2.05 104 24beli tan 1.2 16 10.99 10 3 2.05 n7 104 12beli tan 1.2 16 4 I d s n5
d
4 2.05 0.73mm 0.9mm 3.14 5
46
Airgap yang muncul Lg5
0 L5 I 2 max
104 B max 2 Ac (4 3.14 10 7 ) 22.35 10 3 2.052 Lg5 104 1.22 16 Lg5 0.05mm Lg7
0 L7 I 2 max
104 B max 2 Ac (4 3.14 10 7 ) 10.99 10 3 2.052 Lg7 104 1.22 16 Lg7 0.025mm
Kapasitor Kapasitor biasa tersedia dalam ukuran – ukuran yang standart sehingga untuk dapat mengatasi tegangan lebih dan untuk memperoleh kapasitas yang diharapkan maka disusun secara paralel atau seri. Pertimbangan pemilihan kapasitor adalah sebagai berikut : 1. Koefisien temperatur terhadap kapasitansi 2. Daya reaktif per unit volume 3. Rugi daya 4. Kelayakan dan daya tahan 5. Harga Hal yang perlu diperhatikan bahwa pengoperasian sedikit di atas tegangan kerja yang diijinkan pada jangka waktu yang lama harus dihindarkan kerusakan dielektrk akibat panas. Pengoperasian pada tegangan yang lebih tinggi lagi, walaupun dalam waktu yang singkat dapat mengakibatkan kerusakan pada elektrik sehinggga terjadi ionisasi. Sesuai dengan kapasitor yang tersedia di pasaran maka pada proyek akhir in digunakan : Kapasitansi : 3.5 µF, 10 µF, 20 µF merk MC Tegangan : 400-450 Vac Temperatur : 90°C
47
Induktor Ukuran dari induktor tergantung pada arus rms maksimum, pada proyek akhir kali ini nilai induktor mengikuti nilai dari kapasitor yakni untuk harmonisa kelima adalah 45mH dan 22mH, sedangkan untuk harmonisa ke tujuh adalah 22 mH dan 11mH. Tipe inti yang digunakan adalah inti besi laminasi (lamination iron) atau biasa disebut kern. Dipilih bahan tersebut karena inductor ini dipasang pada frekuensi rendah (low frequency ). 3.4 Simulasi Rangkaian Menggunakan PSIM 1. Penggunaan beban converter 6pulsa Sebelum Pemasangan Filter Pasif Untuk langkah awal dilakukan simulasi tanpa pemasangan filter pasif pada sisi sumber 3fasa untuk mengetahui besar harmonisa arus dan tegangan, daya, dan power faktor.
Gambar 3.7 Gambar rangkaian tanpa filter pasif Pada Gambar 3.7 dilakukan simulasi pemakaian beban nonlinear berupa konverter 6pulsa tanpa pemasangan filter
48
Gambar 3.8 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber sebelum pemasangan filter pasif Dari Gambar 3.8 bentuk gelombang arus mengalami distorsi cukup besar hal ini dapat diamati dari gambar spektrumnya. Setelah Pemasangan Filter Pasif Untuk langkah selanjutnya dilakukan simulasi dengan pemasangan filter pasif pada sisi sumber 3fasa untuk mengetahui besar harmonisa arus dan tegangan, daya, dan power faktor setelah terpasang filter.
49
Gambar 3.9 Gambar rangkaian dengan filter pasif
Gambar 3.10 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif
50
Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, bahwa penggunaan filter pasif dapat memperbaiki bentuk gelombang arus sumber yang sebelumnya seperti pada Gambar 3.8 menjadi lebih sinusoidal seperti yang terlihat pada Gambar 3.10. Menghitung THDi pada converter 6 Pulsa dari simulasi Tabel 3.1 Nilai arus sebelum pemasangan filter Harmonisa Fundamental (A) (A) 1 5 7 11 13 3.712 0.839 0.419
THDi
I h2
I1
2 h
100% 2
THDi
2
0.84 0.42 2 2 x100% 3 .7 2
0.35 0.09 x100% 2.61 THDi 25.41% THDi
THDi setelah pemasangan filter Menghitung THDi pada converter 6Pulsa dari simulasi Tabel 3.2 Nilai arus setelah pemasangan filter Harmonisa Fundamental (A) (A) 1 5 7 11 13 3.87 0.39 0.20
51
THDi
I h2
2 h
I1
100% 2
0.39 0.20 2 2 THDi 3.87
2
x100%
2 0.07 0.019 THDi x100% 2.73 THDi 10.92%
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan dari nilai yang ada di Tabel, bahwa penggunaan filter pasif dapat mengurangi THDi pada harmonisa akibat beban non-linier yaitu rectifier 6 pulsa. THDi mengalami perubahan dari 25.41% menjadi 10.92%. Setelah Pemasangan Filter Pasif (C dipasang delta) Untuk langkah selanjutnya dicoba dilakukan simulasi dengan pemasangan filter pasif dimana capasitor dipasang delta seperti pada Gambar 3.11 dan dilhat hasilnya dan kemudian dilakukan perbandingan dengan pemasangan filter pasif yang capasitornya dipasang star.
Gambar 3.11 Gambar rangkaian dengan filter pasif
52
Gambar 3.12 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, bahwa penggunaan filter pasif dapat memperbaiki bentuk gelombang arus sumber yang sebelumnya seperti pada Gambar 3.8 menjadi lebih sinusoidal seperti yang terlihat pada Gambar 3.12. Tabel 3.3 Nilai arus setelah pemasangan filter Harmonisa Fundamental (A) (A) 1 5 7 11 13 3.87 0.285 0.08
53
THDi
I h2
I1
2 h
100% 2
0.285 0.08 2 2 THDi 3.87
2
x100%
2 THDi
0.04 0.003 x100% 2.74
THDi 7.5%
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, bahwa penggunaan filter pasif dimana capasitornya dipasang delta dapat mengurangi THDi pada harmonisa akibat beban non-linier yaitu rectifier 6 pulsa. THDi mengalami perubahan dari 25.41% menjadi 7.5%. Hasil ini ternyata lebih baik dari pada pemasangan filter pasif yang capasitornya dipasang star. Dari simulasi-simulasi yang telah dilakukan maka dapat dibuat tabel perbandingan sebelum dan setelah pemasangan filter seperti pada Tabel 3.4 di bawah ini Tabel 3.4 Perbandingan nilai arus sebelum dan setelah pemasangan filter
Sehingga dari tabel diatas maka dapat dibuat grafiknya seperti pada Gambar 3.13
54
4, 5 4 3, 5 sebelum filter
3 2, 5
setelah filter (c star 5)
2 1, 5
setelah filter (c star 5 7)
1 setelah filter (c delta 5 7)
0, 5 0 Ｉ １
I3
Ｉ ５
Ｉ ７
I9
I11
I13
Gambar 3.13 Grafik Perbandingan nilai arus sebelum dan setelah pemasangan filter Dari gambar grafik diatas dapat diketahui bahwa pemasangan filter pasif harmonisa ke-5 dan ke-7 dimana capasitornya di pasang star mempunyai hasil yang lebih baik dari pada pemasangan filter pasif harmonisa ke-5 saja, dan akan didapatkan hasil yang lebih baik lagi jika capasitor dipasang delta. Filter ini bekerja mereduksi harmonisa pada frekuensi yang di inginkan.
55
2. Penggunaan beban Inverter 3fasa Gambar rangkaian sebelum pemasangan filter pasif seperti pada Gambar 3.14
Gambar 3.14 Gambar rangkaian tanpa filter pasif Bentuk gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa arus sumber sebelum pemasangan filter pasif seperti yang dutunjukan pada Gambar 3.15
56
Gambar 3.15 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber sebelum pemasangan filter pasif Dari Gambar 3.15 bentuk gelombang arus sumber mengalami distorsi besar sehingga bentuknya tidak sinusoidal, hal ini dapat diamati dari gambar spektrum arus sumber yang mengandung banyak komponen harmonisa. Dan untuk selanjutnya mencoba dilakukan simulasi secara keseluruhan yaitu mereduksi harmonisa dan kemudian dilakukan pemanfaatan daya travo filter dengan cara melakukan pengisian ke accu. Perencanaannya seperti pada Gambar 3.16
57
Gambar 3.16 Gambar rangkaian dengan filter pasif dan Simulasi Filter Harmonisa Sebagai Sumber DC Bentuk gelombang arus sumber dan spektrum harmonisa setelah pemasangan filter pasif seperti pada Gambar 3.17. Setelah dilakukan pemasangan filter pasif pada sisi sumber bentuk gelombang arus sumber menjadi lebih mendekati bentuk sinusoidal, hal ini dapat juga diamati dari gambar spektrum arus sumber dimana komponen-komponen harmonisanya menjadi berkurang.
58
Gambar 3.17 Gambar gelombang dan spektrum arus sumber setelah pemasangan filter pasif Dari Gambar 3.16 tegangan output hasil paralel rectifier satu fasa adalah sebagai inputan ke buck-boost converter.Selanjutnya tegangan output dan arus output tersebut digunakan untuk proses pengisian accu. Dari simulasi didapat tegangan output sebesar 14.7V dan arus output sebesar 1.34A seperti pada Gambar 3.18
59
Gambar 3.18 Gambar gelombang serta besar tegangan dan arus DC output buck-boost converter
60
Halaman Sengaja Dikosongkan
61
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Pada bab IV dibahas tentang pengujian terhadap sistem yang dibangun disertai dengan analisa. Pengujian sistem menyangkut beberapa hal sebagai berikut: 1. Pengukuran Induktor 2. Pengujian rangkaian dan sambungan 3. Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter untuk beban konverter 6pulsa 4. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter untuk beban konverter 6pulsa 5. Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter untuk beban inverter 3fasa 6. Pengujian rangkaian setelah dipasang filter untuk beban inverter 3fasa 7. Pengujian rectifier satu fasa 8. Pengujian buck-boost converter 9. Pengujian pengisian accu 10. Integrasi keseluruhan sistem sampai ke pengisian accu 4.1 Metode Pengujian Metode pengujian pada proyek akhir ini dilakukan untuk mengetahui prinsip kerja dari alat yang dirancang, serta untuk mengetahui hasil pengukuran arus, tegangan dan daya pada pemakaian converter 6pulsa dan inverter 3fasa baik sebelum atau sesudah dipasang filter pasif. Kemudian setelah itu hasilnya dibandingkan dengan teori yang telah dipelajari. 4.1.1 Pengukuran Induktor Pengukuran nilai induktor dilakukan untuk mengetahui nilai induktansi dari induktor yang sudah dibuat apakah nilainya sudah sesuai dengan nilai induktor hasil perhitungan dan pengukurannya dilakukan dengan menggunakan LCR meter dengan menggunakan frekuensi pengukuran 120Hz. Induktor untuk filter pasif harmonisa ke-5 dari hasil perhitungan adalah sebesar 45mH untuk beban converter 6 pulsa dan 22mH untuk beban inverter 3fasa sehingga dibuat induktor dengan
62
menggunakan inti kern sebanyak 3buah yang akan dipasang pada tiap fasanya dengan nilai induktansi seperti pada Gambar 4.1
Q
R
mH
Gambar 4.1 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-5 Dari hasil pengukuran sudah di dapat nilai induktansi yang sesuai, dengan nilai faktor kualitas (Q) di atas 10 yaitu Q =18.8 dan nilai tahanan dalam induktor (R) yang cukup kecil yaitu sebesar 2.57Ohm. Dan induktor untuk filter pasif harmonisa ke-7 dari hasil perhitungan adalah sebesar 22mH untuk beban converter 6pulsa dan 11mH untuk beban inverter 3fasa sehingga dibuat induktor dengan menggunakan inti kern sebanyak 3buah yang akan dipasang pada tiap fasanya dengan nilai induktansi seperti pada Gambar 4.2
mH
Q
R
Gambar 4.2 Nilai induktor untuk filter harmonisa ke-7
63
Dari hasil pengukuran sudah di dapat nilai induktansi yang sesuai dengan nilai Q di atas 10 dan nilai R sebesar 0.79Ohm untuk nilai L=11mH. Untuk mendapatkan kualitas induktor yang bagus yaitu nilai Q > 10 dan nilai R yang sekecil mungkin serta untuk membuat nilai L agar lebih stabil dan tidak mudah saturasi maka dilakukan dengan pemberian sedikit air gap pada induktor yaitu dengan cara memberi sedikit celah antara E dan I kern, hal ini bisa di lihat dari hasil pengukuran tanpa adanya air gap pada induktor yang hasilnya nilai Q < 10 dan nilai R yang lebih besar. Kualitas dari induktor yang dibuat akan sangat mempengaruhi kerja dari filter pasif untuk mereduksi harmonisa. 4.2 Pengujian rangkaian dan sambungan Pengujian dilakukan mulai dari pengecekan terhadap setiap rangkaian dan sambungan yang telah dibuat apakah sudah sesuai dengan gambar rangkaian yang dimaksud atau belum. Pemasangan kabel, penyolderan dan komponen yang lainnya juga perlu di cek ulang apakah sudah terpasang dengan tepat. Pada pengujian proyek akhir ini pengujian dilakukan dengan menggunakan alat ukur power harmonic analyzer seperti yang terlihat pada Gambar 4.3, 4.4, dan 4.5 untuk mengetahui bentuk gelombang, spectrum dan nilai dari arus, tegangan, daya dan parameter-parameter yang lain.
Gambar 4.3 Fluk 41B
Gambar 4.5 PHA Hioki
Gambar 4.4 Fluk 43B
64
4.2.1 Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter Pada pengujian ini, rangkaian langsung dipasang pada sumber tiga fasa tanpa dipasang filter pasif harmonisa terlebih dahulu dan dilakukan pengukuran-pengukuran. 1. Beban non linear berupa konverter 6pulsa Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kandungan harmonisa akibat pemakaian converter 6pulsa dengan beban lampu pijar seperti pada Gambar 4.6
Gambar 4.6 Rangkaian konverter 6 pulsa dengan beban lampu pijar • Arus input sebelum difilter Bentuk gelombang arus input sebelum difilter mengalami distorsi seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.7, hal ini bisa dilihat dari spektrum harmonisa pada harmonisa kelima sangat besar sehingga bentuk gelombang arus tidak sinusoidal lagi. Sedangkan untuk harmonisa ketujuh muncul lebih sedikit. Besar arus adalah 1,86A dengan THD arus sebesar 18.02%.
Gambar 4.7 Arus input sebelum difilter
65
• Tegangan Input Sebelum Difilter Bentuk gelombang tegangan input sebelum difilter juga mengalami distorsi cukup besar sehingga bentuknya tidak sinusoidal lagi, hal ini terjadi karena penggunaan variac 3fasa sebagai penurun tegangan sumber. Besar nilai tegangan input adalah 120.7V dengan THD tegangan sebesar 21.10% • Daya Input Sebelum difilter Besar daya input sebelum difilter adalah 370W. Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.8
Gambar 4.8 Daya input sebelum difilter
66
4.2.2 Pengujian Rangkaian Setelah dipasang filter Pada pengujian ini filter pasif harmonisa dipasang disisi sumber atau dipasang sebelum konverter 6pulsa dengan tujuan untuk meredam arus harmonisanya. • Arus input setelah difilter Bentuk gelombang dan spektrum arus setelah difilter seperti pada Gambar 4.9, spektrum harmonisa pada harmonisa kelima berkurang tapi pada harmonisa ketujuh sedikit bertambah, sehingga bentuk gelombang arus belum bisa menjadi sinusoidal lagi. Besar arus 1.87A dengan THD arus sebesar 15.23%.
Gambar 4.9 Arus input setelah difilter • Tegangan Input Setelah Difilter Bentuk gelombang tegangan input setelah difilter menjadi lebih sinusoidal, hal ini bisa dilihat dari spektrum pada harmonisa ke-5 dan ke-7 yang mengalami penurunan. Besar nilai tegangan input adalah 120.1V dengan THD tegangan sebesar 11.90% • Daya Input Setelah difilter Besar daya input setelah difilter adalah 386W. Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.10
67
Gambar 4.10 Daya input setelah difilter Power faktor sebelum pemasangan filter pasif adalah 0.94 sedangkan setelah pemasangan filter pasif power faktor menjadi lebih mendekati unity dimana PF = 0.99
68
Dengan menaikan tegangan sumber 3fasa juga akan didapat hasil yang hampir sama seperti data pengukuran dibawah ini Sebelum pemasangan filter pasif: V =200V THDv =17.3% I =2.42A THDi =19.8% PF =0.94 Setelah pemasangan filter pasif: V =200V THDv =9.7% I =2.49A THDi =17.1% PF =0.99 4.2.3 Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter Pada pengujian ini, rangkaian langsung dipasang pada sumber tiga fasa tanpa dipasang filter pasif harmonisa terlebih dahulu dan kemudian dilakukan pengukuran. 1. Beban non linear berupa konverter 6pulsa • Arus input sebelum difilter Bentuk gelombang arus input sebelum difilter mengalami distorsi seperti pada Gambar 4.11, hal ini bisa dilihat dari spektrum harmonisa pada harmonisa kelima sangat besar sehingga bentuk gelombang arus tidak sinusoidal lagi. Sedangkan untuk harmonisa ketujuh muncul lebih sedikit. Besar arus adalah 2.33A dengan THD arus sebesar 20.71%.
69
Gambar 4.11 Arus input sebelum difilter • Tegangan Input Sebelum Difilter Bentuk gelombang tegangan input sebelum difilter seperti yang terlihat pada Gambar 4.12 juga mengalami distorsi cukup besar sehingga bentuknya tidak sinusoidal lagi hal ini terjadi karena penggunaan variac 3fasa sebagai penurun tegangan sumber. Besar nilai tegangan input adalah 199.7V dengan THD tegangan sebesar 16.93%
Gambar 4.12 Tegangan input sebelum difilter
70
• Daya Input Sebelum difilter Besar daya input sebelum difilter adalah 770W (Gambar 4.13). Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.14
Gambar 4.13 Daya input sebelum difilter
71
Gambar 4.14 Daya input sebelum difilter 4.2.4 Pengujian Rangkaian Setelah dipasang filter Setelah dilakukan perbaikan L kembali, kemudian dilakukan pengujian lagi. Pada pengujian ini filter pasif harmonisa dipasang disisi sumber atau dipasang sebelum konverter 6pulsa dengan tujuan untuk meredam arus harmonisanya. • Arus input setelah difilter Bentuk gelombang dan spektrum arus setelah difilter dapat dilihat pada Gambar 4.15, spektrum harmonisa pada harmonisa kelima dan ketujuh menjadi lebih berkurang, sehingga bentuk gelombang arus menjadi lebih mendekati bentuk sinusoidal. Besar arus 2.50A dengan THD arus sebesar 11.92%.
Gambar 4.15 Arus input setelah difilter
72
• Tegangan Input Setelah Difilter Gelombang dan spektrum tegangan input setelah difilter dapat dilihat pada Gambar 4.16 dimana bentuk gelombang menjadi lebih sinusoidal, hal ini bisa dilihat dari bentuk spektrum pada harmonisa ke-5 dan ke-7 yang mengalami penurunan. Besar nilai tegangan input adalah 200V dengan THD tegangan sebesar 11.45%
Gambar 4.16 Tegangan input setelah difilter • Daya Input Setelah difilter Besar daya input setelah difilter adalah 800W (Gambar 4.17). Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.18
Gambar 4.17 Daya input setelah difilter
73
Gambar 4.18 Daya input setelah difilter Arus yang masuk ke filter saat filter on seperti pada Gambar 4.19
74
Gambar 4.19 Arus yang masuk ke rangkaian filter
75
Gambar 4.20 Rangkaian filter L dan C untuk beban converter 6pulsa yang dibuat 4.2.5 Pengujian rangkaian sebelum dipasang filter Pada pengujian ini, rangkaian langsung dipasang pada sumber tiga fasa tanpa dipasang filter pasif harmonisa terlebih dahulu kemudian dilakukan pengukuran. 1. Beban non linear berupa inverter 3fasa Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kandungan harmonisa akibat pemakaian beban non linear inverter 3fasa untuk menggerakan motor induksi 3fasa seperti yang terlihat pada Gambar 4.21
Gambar 4.21 Panel Pengaturan Putaran Motor Induksi 3fasa dengan Menggunakan Inverter 3 Ph omron SysDrive.3G3JV
76
• Arus input sebelum dipasang filter Arus input sebelum difilter besarnya adalah 2.07A dengan THD arus sebesar THDi-R=85.3% dan THDi-F=163.43% seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.22
Gambar 4.22 Arus input sebelum difilter • Tegangan Input Sebelum dipasang filter Gelombang tegangan input sebelum difilter bentuknya sinusoidal (Gambar 4.24). Besar nilai tegangan input adalah 370V. THD tegangan sebesar THDv=1.16% seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.23
77
Gambar 4.23 Tegangan input sebelum difilter • Daya Input Sebelum difilter Besar daya input sebelum difilter adalah 0.67KW. Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.24
78
Gambar 4.24 Daya input sebelum difilter 4.2.6 Pengujian Rangkaian Setelah dipasang filter • Arus input setelah difilter Arus input setelah dipasang filter besarnya adalah 3.66A dengan THD arus sebesar THDi-R=52.89% dan THDi-F=62.32% seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.25
Gambar 4.25 Arus input setelah difilter
79
• Daya Input Setelah difilter (Travo filter tanpa pembebanan) Besar arus input setelah difilter adalah 3.61A dan besar dayanya 0.55KW. Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.26
Gambar 4.26 Daya input setelah difilter • Daya Input Setelah difilter (Travo filter dengan pembebanan) Besar arus input setelah difilter adalah 3.66A dan besar dayanya 0.66KW. Untuk pengukuran parameter-parameter yang lebih lengkap dapat dilihat pada Gambar 4.27
80
Gambar 4.27 Daya input setelah difilter Pengamatan sisi primer travo seperti pada Tabel 4.1 Tabel 4.1. Pengamatan sisi primer travo
RMS Peak DC Offset Crest THD Rms THD Fund HRMS KFactor
Voltage 8,68 12,2 0 1,41 30,36 31,87 2,63
Current 1,24 1,82 -0,03 1,47 13,87 14,01 0,17 3,78
Pengamatan sisi primer travo lebih terperinci dapat diamati pada Tabel 4.2
81
Tabel 4.2. Pengamatan sisi primer travo
Harmonics DC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Freq. 0 49,81 99,63 149,44 199,26 249,07 298,89 348,7 398,51 448,33 498,14 547,96 597,77 647,58 697,4 747,21 797,03 846,84 896,66 946,47 996,28 1046,1 1095,91 1145,73 1195,54 1245,36 1295,17 1344,98
V Mag 0,01 8,25 0,03 1,64 0,02 0,79 0,03 1,08 0,02 0,59 0,05 0,7 0,02 0,27 0,03 0,7 0,02 0,82 0,01 0,26 0,02 0,2 0,02 0,34 0,01 0,26 0,03 0,2
%V RMS 0,09 95,06 0,36 18,9 0,27 9,09 0,36 12,42 0,27 6,84 0,63 8,01 0,27 3,15 0,36 8,01 0,18 9,45 0,09 2,97 0,27 2,25 0,27 3,87 0,09 2,97 0,36 2,34
I Mag 0,03 1,23 0,01 0,03 0,01 0,04 0,01 0,06 0 0,11 0,01 0,05 0 0,02 0 0,06 0 0,06 0 0,01 0 0,01 0 0,02 0 0,01 0,01 0,01
%I RMS 2,07 98,93 0,5 2,57 0,45 2,87 0,45 4,63 0,3 8,92 0,5 3,73 0,3 1,56 0,35 5,19 0,2 4,73 0,35 1,01 0,25 1,06 0,35 1,51 0,35 1,06 0,5 1,01
82
28 29 30 31
1394,8 1444,61 1494,43 1544,24
0,02 0,07 0,02 0,05
0,18 0,81 0,27 0,63
0 0,01 0 0,01
0,2 0,86 0,35 0,81
Pengamatan sisi sekunder travo filter seperti pada Tabel 4.3 Tabel 4.3. Pengamatan sisi sekunder travo
RMS Peak DC Offset Crest THD Rms THD Fund HRMS KFactor
Voltage 15,77 23,98 -0,01 1,52 34,91 37,26 5,49
Current 0,36 0,81 -0,02 2,21 33,18 35,17 0,12 25,51
Pengamatan pada sisi sekunder travo lebih terperinci dapat diamati pada Tabel 4.4 Tabel 4.4. Pengamatan sisi sekunder travo
Harmonics DC 1 2 3 4 5
Freq. 0 49,81 99,63 149,44 199,26 249,07
V Mag 0,01 14,73 0,13 2,88 0,66 2,91
%V RMS 0,05 93,42 0,84 18,23 4,16 18,43
I Mag 0,02 0,34 0,01 0,02 0,01 0,01
%I RMS 6,35 93,86 2,23 6,35 2,57 1,89
83
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
298,89 348,7 398,51 448,33 498,14 547,96 597,77 647,58 697,4 747,21 797,03 846,84 896,66 946,47 996,28 1046,1 1095,91 1145,73 1195,54 1245,36 1295,17 1344,98 1394,8 1444,61 1494,43 1544,24
0,27 1,99 0,21 1,47 0,16 1,7 0,05 0,35 0,07 1,46 0,03 0,9 0,03 0,45 0,01 0,39 0,05 0,54 0,02 0,09 0,02 0,22 0,01 0,05 0,02 0,17
1,73 12,63 1,34 9,31 1,04 10,8 0,3 2,23 0,45 9,26 0,2 5,7 0,2 2,82 0,05 2,48 0,3 3,42 0,15 0,59 0,15 1,39 0,05 0,35 0,15 1,09
0,01 0,05 0,01 0,05 0 0,02 0,01 0,04 0 0,05 0 0,04 0 0,01 0 0,03 0 0,03 0 0,02 0 0,01 0 0,02 0 0,01
1,72 13,04 1,89 14,24 1,37 5,66 2,06 9,61 1,2 14,58 1,2 9,78 1,03 2,75 1,03 8,06 0,69 8,58 1,03 4,8 1,03 2,92 0,69 4,8 0,69 3,09
84
Membandingkan hasil peredaman harmonisa bila memasang hanya satu buah filter saja dengan memasang kedua filter sekaligus dapat dilihat pada data pengujian dibawah ini Pengujian 1 Sebelum pemasangan Filter V = 370V THDi (THD-R) = 87.8% THDi (THD-F) = 183.2% Setelah pemasangan Filter ke-5 V = 370V THDi (THD-R) = 75.2% THDi (THD-F) = 115.6% Setelah pemasangan Filter ke-7 V = 370V THDi (THD-R) = 73.2% THDi (THD-F) = 108.5% Pengujian 2 Sebelum pemasangan Filter V = 369V THDv = 1.4% I = 4.1A THDi (THD-R) = 89.7% THDi (THD-F) = 202.5% Setelah pemasangan Filter ke-5 dan ke-7 V = 372V THDv = 1.4% I = 5.4A THDi (THD-R) = 64.4% THDi (THD-F) = 84.3%
85
Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat diketahui bahwa dengan pemasangan dua filter sekaligus dapat mereduksi harmonisa yang lebih besar dari pada hanya pemasangan satu filter saja.
Gambar 4.28 Rangkaian filter L dan C untuk beban inverter 3fasa yang dibuat 4.3 Pengujian pemanfaatan daya travo filter Setelah melakukan pengujian filter pasif dan sudah dapat mereduksi harmonisa arus maupun harmonisa tegangan maka untuk selanjutnya dilakukan pemanfaatan daya pada travo filter tersebut dengan cara menjadikan induktor filter menjadi sebuah transformator, yaitu dengan memberi belitan pada sisi sekunder. Sehingga dengan tidak mengubah nilai induktansi pada belitan primer diharapkan filter dapat bekerja sebagaimana sebelumnya. Dengan demikian akan di induksikan tegangan dari belitan primer ke belitan sekunder dan didapat tegangan sekunder sebagai inputan ke penyearah satu fasa. Selanjutnya memparalel tegangan output penyearah satu fasa tersebut dengan tujuan mendapatkan daya dan arus yang lebih besar. Dan hasil paralel tegangan output penyearah satu fasa tersebut di masukkan ke buck-boost converter untuk mendapatkan tegangan dc sesuai harapan untuk pengisian accu.
86
4.3.1 Pengujian rectifier satu fasa Pengukuran tegangan input rectifier dan tegangan outputnya dapat dilihat pada Tabel 4.5. Output rectifier dari tiap-tiap fasa di rangkai secara paralel sebagai inputan ke buck-boost untuk mengisi accu seperti yang terlihat pada Gambar 4.29
Gambar 4.29 Rangkaian rectifier 1fasa Tabel 4.5. Pengukuran Vin dan Vout rectifier
Besar tegangan sekunder dari tiap-tiap transformator yang dibuat nilainya berkisar antara 19V-25V seperti yang terlihat pada salah satu pengukuran pada salah satu fasa yang tampak pada Gambar 4.30
87
Gambar 4.30 Tegangan input rectifier atau tegangan sekunder travo (Vac) Dan besar tegangan output dari rectifier yang dipasang paralel yang sudah dihubungkan ke buck-boost menjadi lebih kecil dari pada saat sebelum dihubungkan ke rangkaian buck-boost ataupun ke rangkaian full bridge, besar tegangan output hasil paralel rectifier sebagai inputan buck-boost ditunjukan pada Gambar 4.31
Gambar 4.31 Tegangan output paralel rectifier atau Vin buck-boost (Vdc) 4.3.2 Pengujian buck-boost converter Dengan permasalahan input dari rectifier satu fasa yang terkadang berubah maka dibutuhkan suatu rangkaian dan control yang mampu menghasilkan tegangan output yang stabil. Kontrol duty cycle PWM pada buck boost konverter adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk pengaturan tegangan output untuk pengisian accu. Buck-boost yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.32
88
Gambar 4.32 Rangkaian buck-boost converter Buck-boost converter digunakan untuk menaik-turunkan tegangan input agar tegangan output dapat diatur pada nilai tertentu. Penggunaan Buck-boost converter ini karena tegangan output dari rectifier satu fasa belum sesuai yang diharapkan dan terkadang berubah berdasarkan perubahan kinerja filter pasif untuk mereduksi harmonisa. Karena Duty cycle yang digunakan <0.5 maka buckboost pada proyek akhir ini berfungsi sebagai penurun tegangan atau buck konverter untuk pengisian ke accu. Tegangan output dan arus output untuk pengisian accu dapat dilihat pada Tabel 4.6 Tabel 4.6. Pengukuran Vin dan Vout Buck-Boost Vin (Vdc) 17.16 20.07
Vout (Vdc) 13.43 13.12
Iout (A) 1.5 1.2
4.3.3 Hasil pengisian accu Besar tegangan dan arus untuk pengisian accu 12V 10AH di dapat dari pengaturan tegangan output pada buck-boost converter. Besar tegangan dan arus yang dihasilkan adalah V = 13-14V I = 1.2-1.5A Hasil di atas dapat dilihat pada Gambar 4.33
89
Gambar 4.33 Vout dan Iout Buck-Boost untuk charger accu
Gambar 4.34 Accu12V 10AH
4.3.4 Integrasi keseluruhan sistem (TA sdr Sigit Prasetya) Pengamatan Daya Pada pengujian kali ini, dilakukan penggabungan dua sistem, yaitu sistem pengambil harmonisa dimana filter sebagai sumber DC dan sistem pengguna dimana full bridge DC-DC converter sebagai step up DC untuk menghasilkan tegangan AC 220 volt. Gambar 4.35 merupakan integrasi keseluruhan sistem.
90
Gambar 4.35 Integrasi keseluruhan sistem Pada pengujian keseluruhan sistem ini menggunakan variasi beban lampu (220 V/5 watt) dan kipas angin (220 V/20watt). Tabel 4.7 merupakan hasil dari integrasi keseluruhan sistem.
91
Tabel 4.7. Hasil integrasi keseluruhan sistem
Beban Kipas angin Lampu pijar Kipas+La mpu
Vin (Vdc) 21.32
Idc (A)
Vo-Inv (V-ac)
Iac (A)
1.2
VoFBC (Vdc) 210.2
0.25
147.3
0.1
22.6
0.75
226.9
0.2
159.9
0.15
20.14
1.2
200.5
0.8
135.9
0.12
Iin (A)
4.3.5 Analisa hasil pengujian Dari data hasil pengujian filter pasif yang pertama pada beban converter 6pulsa dapat di hitung besar peredaman harmonisa sebagai berikut • Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi peredaman harmonisa arus (THDi) sebesar : THDi( sebelum ) THDi( setelah ) 100% THDi( sebelum ) 18.02 15.23 % peredaman 100% 18.02 % peredaman 15.5% % peredaman
• Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi peredaman harmonisa tegangan (THDv) sebesar : THDv( sebelum ) THDv( setelah ) 100% THDv( sebelum ) 21.10 11.9 % peredaman 100% 21.10 % peredaman 47.4% % peredaman
92
• Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi kenaikan power faktor (PF) sebesar : PF ( sebelum ) PF ( setelah ) 100% PF ( sebelum ) 0.94 0.99 %kenaikan 100% 0.94 %kenaikan 5.3% %kenaikan
Dari data hasil pengujian filter pasif yang kedua pada beban converter 6pulsa dapat di hitung besar peredaman harmonisa sebagai berikut • Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi peredaman harmonisa arus (THDi) sebesar : THDi( sebelum ) THDi( setelah ) 100% THDi( sebelum ) 20.71 11.92 % peredaman 100% 20.71 % peredaman 42.44% % peredaman
• Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi peredaman harmonisa tegangan (THDv) sebesar : THDv( sebelum ) THDv( setelah ) 100% THDv( sebelum ) 16.93 11.45 % peredaman 100% 16.93 % peredaman 32.37% % peredaman
93
Dari data hasil pengujian filter pasif pada beban inverter 3fasa dapat di hitung besar peredaman harmonisa sebagai berikut • Dari data pengujian rangkaian setelah dipasang filter pasif menggunakan power harmonic analyzer terjadi peredaman harmonisa arus (THD-i) sebesar : THDi( sebelum ) THDi( setelah ) 100% THDi( sebelum ) 85.3 52.89 % peredaman(THD R) 100% 85.3 % peredaman(THD R) 37.99% % peredaman(THD R)
THDi( sebelum ) THDi( setelah ) 100% THDi( sebelum ) 163.43 62.32 % peredaman(THD F ) 100% 163.43 % peredaman(THD F ) 61.87% % peredaman(THD F )
Pada peredaman arus harmonisa akibat pemakaian beban converter 6pulsa dapat di analisa berdasarkan perhitungan secara teori sebagai berikut THDi sebelum pemasangan filter pasif dapat dilihat pada Tabel 4.6 Tabel 4.8. Besar spektrum arus untuk tiap frekuensi I-1 (50Hz )
2.28A
I-3 (150Hz )
I-5 (250Hz )
I-7 (350Hz )
I-9 (450Hz )
I-11 (550Hz )
I-13 (650Hz )
0.02A
0.43A
0.16A
0.00A
0.08 A
0.04A
94
I h2
THDi
2 h
100%
I1
0.022 0.432 0.162 0.002 0.082 0.042
THDi
2
2.28 0.0004 0.1849 0.025 0 0.0064 0.0016 x100% 2.28
THDi
x100%
THDi 20.49%
THDi setelah pemasangan filter pasif dapat dilihat pada Tabel 4.7 Tabel 4.9. Besar Spektrum arus untuk tiap frekuensi I-1 (50Hz )
2.48A
I-3 (150Hz )
I-5 (250Hz )
I-7 (350Hz )
I-9 (450Hz )
I-11 (550Hz )
I-13 (650Hz )
0.1A
0.24A
0.12A
0.01A
0.06A
0.04A
THDi THDi
I h2
2 h
I1
100%
0.12 0.242 0.122 0.012 0.062 0.042
2
2..48 0.01 0.0576 0.0144 0 0.0036 0.0016 THDi x100% 2.48 THDi 11.91%
x100%
95
Pada Tabel 4.7 dapat dihitung daya maksimum yang bisa dimanfaatkan dari trafo filter. Perhitungan daya bebannya adalah sebagai berikut: 1. Beban Kipas
Pout VxI 147.3x0.1 14.73watt 2. Beban Lampu
Pout VxI 159.9 x0.15 23.99watt 3. Beban Kipas+Lampu
Pout VxI 135.9 x0.12 16.31watt 4. Rata-rata daya
P1 P 2 P3 3 14.73 23.99 16.31 18.34watt 3
Poutrata _ rata Poutrata _ rata
Pada saat sebelum diberi beban, trafo filter mampu menghasilkan tegangan DC sebesar 46.8 volt. Pada saat setelah dipasang rangkaian pemanfaatan (full bridge DC-DC converter) tegangan trafo filter menjadi 21.32 volt. Hal ini menunjukkan bahwa daya yang dapat dimanfaatkan adalah terbatas. Berdasarkan perhitungan daya diatas daya yang dapat dimanfaatkan sekitar 18.34 watt. Hal ini disebabkan karena arus yang diambil oleh trafo filter adalah kecil. 4.3.6 Kesesuaian antara perencanaan dan hasil Setelah dilakukan perencanaan pembuatan filter pasif LC untuk mereduksi dan memanfaatan harmonisa akibat pemakaian beban non linear berupa konverter 6pulsa dan inverter 3fasa maka untuk selanjutnya dilakukan simulasi dengan software PSIM. Dari simulasi bisa didapat hasil sesuai yang di harapkan yaitu setelah pemasangan filter pasif harmonisa bisa menjadi berkurang sesuai dengan standard yang ditetapkan. Setelah melakukan perencanaan dan simulasi kemudian dilakukan pembuatan alat. Dari hasil pengujian alat yang dibuat, hasilnya sudah mendekati hasil yang di harapkan yaitu dapat mereduksi harmonisa namun belum bisa sesuai
96
standard yang ditetapkan dikarenakan kualitas dari komponen yang dipakai dan untuk pemanfaatan belum bisa sesuai dengan yang diharapakan. Dalam perencanaan yang dimanfaatkan untuk pengisian accu adalah harmonisanya, tetapi pada kenyataannya arus yang digunakan untuk pengisian accu lebih dominan memanfaatkan arus fundamentalnya (arus jala-jala sistem) sehingga yang dimanfaatkan lebih tepatnya bukan harmonisa tetapi pemanfaatan daya yang ada pada travo filter harmonik untuk pengisian accu.
97
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dengan membandingkan dengan teori – teori penunjang, maka dapat disimpulkan beberapa hal mengenai hasil dari proyek akhir ini, yaitu : 1. Untuk pemakaian beban non linear konverter 6pulsa, sebelum difilter THD arus input sebesar 20.71% dan THD tegangan sebesar 16.93%. Sedangkan setelah difilter , THD arus input sebesar 11.92% dan THD tegangan sebesar 11.45%. 2. Untuk pemakaian beban non linear inverter 3fasa, sebelum difilter THD arus input sebesar 163.43% dan THD tegangan sebesar 1.2%. Sedangkan setelah difilter, THD arus input sebesar 62.32% dan THD tegangan sebesar 1.1%. 3. Dengan mereduksi harmonisa kelima dan ketujuh dapat memperbaiki bentuk gelombang arus, sehingga dapat memperkecil harmonisa. 5.2 Saran-saran Selama pengerjaan proyek akhir ini tentu tidak lepas dari berbagai macam kekurangan dan kelemahan, baik itu pada sistem atau peralatan yang dibuat. Untuk itu demi kesempurnaan alat yang kami buat, disarankan : 1. Pada saat membuat L, diharapkan nilai induktansi yang didapatkan harus sama atau mendekati dengan hasil perhitungan, memiliki nilai Q di atas 10 dan nilai resistansi yang sekecil mungkin. 2.
Pada saat pemilihan C, dianjurkan untuk memilih C dengan nilai kapasitansi yang lebih mendekati perhitungan dan memilih C dengan rating tegangan yang lebih tinggi dari nilai yang dibutuhkan.
98
DAFTAR PUSTAKA 1.
2. 3.
4.
5.
6.
7. 8. 9.
Huda, Choirul, Pemanfaatan Harmonisa Sebagai Sumber Energi dengan Menggunakan Filter, Tugas Akhir, Teknik Elektro Industri, PENS-ITS. Faizzin, Muhammad, Filter Pasif Untuk M ereduksi Harmonisa ke-5 dan ke-7, Tugas Akhir, Teknik Elektro Industri, PENS-ITS. Putra, Anthony Santoso, Pemanfaatan Harmonisa Sebagai Sumber Energi dengan Menggunakan Filter (Boost Converter dan Inverter 1 Phasa), Tugas Akhir, Teknik Elektro Industri, PENS-ITS. Muhammad H. Rasyid, ”Power electronic circuit. Devices and Applicatoins, second edition”, Prentice-hall international, Inc, 1993. Adhinata, Anizar “Filter Pasif paralel untuk meredam harmonisa akibat beban konverter 6 pulsa dengan meminimkan rugi-rugi (Penyearah dioda)” Surabaya 2005 Yahya Chusna arif, MT [1], Suryono, MT [2], Renny R, ST, MT [3], Novi Ayyub.W [4], Diktat KUALITAS DAYA, Politeknik elektronika negeri Surabaya. MH Rashid, ”Power Electronics Circuits, Devices, and Applications”, 3rd Ed., Prentice Hall, 2004 M. Zaenal Effendi, “Desain Transformator Frekwensi Rendah (50 Hz)”,Desain Komponen Magenetik 2007. Kinanta S., “Perbaikan Kualitas Daya pada Penyearah Terkontrol Tiga Fasa dengan menggunakan Injeksi Harmonisa Ketiga berbasis PI Kontroller (sub judul: Injekeksi Harmonisa)”, Tugas Akhir, Teknik Elektro Industri, PENS-ITS 2004.
99
LAMPIRAN FLUKE 41 B POWER HARMONICS TESTER Fluke 41 B adalah sebuah alat/tester yang dapat mengukur tegangan, arus dan harmonisa pada jaringan listrik. Alat ini secara otomatis menghitung daya dan level distorsi harmonisa pada range yang cukup lebar pada sistem satu phasa atau tiga phasa. Alat ini mampu memonitor kualitas daya (power quality) sebelum dan sesudah instalasi jaringan distribusi dan data pengukurannya dapat di download pada komputer untuk analisa tambahan. Alat ini disebut sebagai alat ukur harmonisa dengan frekwensi maksimum 2 kHz dan disebut juga power meter atau digital multimeter. Spesifikasi Pengukuran : Tegangan (True RMS) : 5 Vrms – 600 Vrms Arus (True RMS) : 1 Arms – 500 Arms I. RANGKAIAN PENGUKURAN A. SISTEM SATU PHASA
Gambar 1. Pengukuran sistem satu pha B. SISTEM TIGA PHASA TIGA KAWAT
Gambar 2. Pengukuran sistem tiga phasa
100
II. KEYPAD OPERASIONAL
PENJELASAN : NO. 1
SIMBOL
PENJELASAN Power Tekan sekali untuk ON.
2
Arrow Keys Untuk pemilihan mode pengukuran.
3
Contrast/Backlight Pengaturan kontras tampilan.
101
4
5
6
7
8
9
10
11
Screen Mode Pemilihan mode tampilan : Waveform, Harmonics, dan Text Screen Modes. Kita bisa memilih fungsi pengukuran seperti Volts, Amps, atau Watt. Range (Waveform and Text) Tekan sebentar untuk range manual. Tekan 1 detik untuk AUTO range. VA Check Tekan beberapa saat untuk memeriksa hubungan volts dan amps pada test point. Tekan lagi untuk kembali ke operasi normal. Memory Tekan untuk menentukan tampilan simpan. Tekan lagi sesaat untuk kembali ke operasi normal. Lihat juga “Storing and Recalling Measurements.” Phase Reference Tekan untuk memilih display referensi fasa volts atau amps Send (Model 41B) Tekan untuk mencetak/print hasil pengukuran ke printer atau PC. Smooth Smooth menginjinkan anda untuk menghaluskan/meratkan waveforms, Tekan lagi empat kali untuk pemilihan Smooth (~2s, ~5s, ~10s, ~20s). Tekan S lagi untuk kembali normal. Print (Model 41B) Tekan untuk mencetak.
102
12
Record Tekan untuk mulai merekam. Tekan lagi kali untuk kembali normal.
13
Hold Tekan Hold/Enter untuk menangkap display di screen. Tekan lagi untuk kembali ke normal. Measurement Function Tekan untuk memilih fungsi pengukuran Volts, Amps, dan Watts. Atau anda memilih mode screen (Waveform, Harmonic, atau Text)
14
III. LANGKAH-LANGKAH OPERASIONAL PENGUKURAN 1.
2. 3. 4. 5. 6. 7.
Buat rangkaian pengukuran seperti gambar 1 (contoh untuk pengukuran beban satu phasa) dan gambar 2 untuk pengukuran beban tiga phasa Amati hasil pengukuran untuk mode tampilan waveforms Amati hasil pengukuran untuk mode tampilan text Amati hasil pengukuran untuk mode tampilan harmonics Tekan untuk akses penyimpanan. Tekan < or > untuk memilih operasi yang diinginkan (RECALL, STORE, atau CLEAR) Pilih salah satu dengan menekan < atau > pada salah satu dari delapan box seperti pada gambar dibawah ini.
103
8. Tekan
untuk merekam data pengukuran.Ada beberapa
parameter yang diamati : NOW : pembacaan sekarang. MAX : nilai maksimum selama waktu perekaman AVG : nilai rata-rata selama waktu perekaman MIN : nilai minimum selama waktu perekaman Tekan Hold/enter untuk menghentikan perekaman TAMPILAN GELOMBANG DAN HARMONISA
104
PARAMETER PENGUKURAN
105
106
BIODATA PENULIS
Nama TTL
: Andrias Ade Agustinus : Lamongan, 04 Agustus 1989 Alamat : Ds. Sukolilo, Sukodadi, Lamongan (62253) Handphone : 085649311222 Telepon : (0322) 391074 Email :
[email protected] [email protected]
Penulis terlahir sebagai anak ke-1 dari 2 bersaudara. Memiliki hobby musik, traveling, Playstation, futsal dan sepak bola. Memiliki motto “ Keep smile n always think positive “. Riwayat pendidikan formal yang pernah ditempuh: MI Ma’arif Sukolilo lulus tahun 2001. MTs Negeri Model Babat-Lamongan lulus tahun 2004. MA Negeri Lamongan lulus tahun 2007. Jurusan Teknik Elektro Industri Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Pada tanggal 21 Juli 2011 mengikuti Seminar Proyek Akhir sebagai salah satu persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS), Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS).
