PENGUKURAN TINGKAT HARMONISA PADA BEBERAPA MERK JUICER (DENGAN STANDAR IEC )

PENGUKURAN TINGKAT HARMONISA PADA BEBERAPA MERK JUICER (DENGAN STANDAR IEC 61000 3-2) Vitra Juniva, Rachman Hasibuan Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail: [email protected]

Abstrak Harmonisa adalah gejala dari pembentukan gelombang sinus dengan gelombang fundamental yang apabila digabungkan dengan frekuensi harmonisa akan terjadi nya gelombang yang terdistorsi. Apabila hal ini terjadi maka akibatnya peralatan listrik akan mengalami efek buruk. Beberapa standar internasional seperti IEC dan IEEE telah mengeluarkan tingkat harmonisa yang diizinkan pada peralatan listrik. Tulisan ini membahas tentang pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa merk juicer dengan menggunakan acuan standar IEC 61000 3-2. Pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa merk juicer menggunakan alat Fluke 435 power Quality Analyzer. Alat ini dapat mengukur besar kecilnya harmonisa yang dihasilkan oleh juicer sehingga dapat diketahui apakah juicer-juicer tersebut memiliki harmonisa yang melebihi standar atau tidak yang diizinkan oleh IEC 61000 3-2.

Kata Kunci: Harmonisa, Juicer, IEC 61000 3-2 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang

2. Tinjauan Pustaka

Perkembangan kelistrikan belakangan ini sangat berkembang. Banyak energi-energi terbarukan yang dihasilkan untuk menghasilkan daya listrik yang besar pada sistem tenaga. Seiring dengan perkembangan kelistrikkan yang pesat maka timbul juga permasalahanpermasalahan. Penggunaan daya listrik sekarang ini juga makin bertambah. Ini ditandai dengan banyak nya beban yang dilayani. Beban-beban ini tidak hanya terbatas pada beban linier yang menghasilkan gelombang sinusoidal yang baik, tetapi juga beban-beban non linier yang menghasilkan gelombang non sinusoidal. Peralatan-peralatan listrik yang non linier inilah yang menghasilkan gelombang non sinusoidal karena telah terdistorsi oleh arus harmonisa. Peralatan-peralatan non linier ini diantara nya komputer, Lampu Hemat Energi (LHE), Unterrupable Power Supplies (UPS). pendingin AC, Battery Charger, Juicerdan peralatan elektronik lainnya. Pada beban non linier ini menghasilkan harmonisa yang sering disebut dengan Total Harmonic Distortion (THD) yang cukup tinggi dan menyebabkan kurang nya faktor daya. Hal ini dapat menyebabkan transformasi distribusi melayani beban lebih, bahkan THD ini dapat menyebabkan gangguan pada peralatanperalatan listrik yang lain. Permasalahan THD ini dibahas pada standar internasional IEC 61000 3-2, standar ini mengatur tentang kualitas daya yang diijinkan.

Perkembangan dunia kelistrikan saat ini menunjukan kemajuan yang pesat, terutama di bidang eletronika (peralatan elektonik). Peralatan listrik (elektronika digital) merupakan beban non linier, hal ini lah yang menyebabkan terjadi nya harmonisa. Pengaruh harmonisa terhadap sistem tenaga mempunyai efek yang buruk terhadap kinierja sistem tenaga. Juicer merupakan salah satu beban non liner, karena didalam nya terdapat peralatan elektronika yang dapat menimbulkan harmonisa. 2.1 Harmonisa Harmonisa adalah gejala pembentukanpembentukangelombang sinus dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamental. Gelombang fundamental apabila digabungkan dengan frekuensi harmonisa akan menghasilkan gelombang yang terdistorsi[1]. Harmonisa merupakan suatu fenomena yang terjadi akibat dioperasikannya beban listrik nonlinier, beban listrik nonlinier adalah beban listrik yang memiliki sifat menyimpang dari hukum ohm. Dimana tegangan dan arus tidak sebanding, artinya respon tegangan yang diberikan pada beban tidak sebanding dengan arus beban yang muncul. Beban linier merupakan kebalikan dari beban non-lionier, dimana respon tegangan yang diberikan pada beban sebanding dengan arus yang dihasilkan (mendekati)[2]. Bentuk gelombang harmonik

– 1–

copyright@ DTE FT USU

SINGUDA ENSIKOM

VOL.13 NO.35/OKTOBER 2015

dan bentuk gelombang dasar (fundamental) dapat di lihat pada Gambar 1:

tegangan atau arus yang mengandung komponen individual harmonisa yang dinyatakan dalam persen terhadap komponen fundamentalnya[3]. Nilai THD dijadikan batasan tegangan atau arus harmonik yang masih dapat ditoleransi dalam suatu sistemtenaga listrik. Dengan parameter ini, dapat diketahui apakah distorsi yang terjadi berada pada tingkat yang dapat diterima atau pada tingkat yang merugikan. Nilai ini dapat dihitung untuk tegangan maupun arus [4]: Besar Total Hamonic Distortion (THD) untuk tegangan dan arus adalah pada persamaan (3) dan (4):

Gambar 1. Gelombang dasar dan gelombang harmonik

Jika sumber harmonisa yang dihasilkan oleh beban nonlinier merupakan dari satu peralatan listrik maka harmonisa yang dihasilkannya berupa individu, ketika satu peralatan listrik ini bergabung dengan berbagai macam beban nonlinier lainnya maka akan terjadi harmonisa yang banyak. Jika ditotalkan maka akan dapat harmonisa total dari peralatan listrik tersebut.

=

V1 : Nilai RMS tegangan atau tegangan harmonic dasar (fundamental).

= Dimana THDi

100 % ...................(1)

∑

~

........................(4)

: Total Harmonic Distortion pada arus

Ih : Nilai RMS arus harmonik ke-h I1 : Nilai arus RMS atau arus harmonic dasar (fundamental).

IHDv = IHDv harmonik ke-h (h=2,3,5,…)

c. Beban linier Beban linier adalah beban yang memberi bentuk gelombang keluaran yang linier artinya arus yang mengalir sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan. Hal ini menunjukan bahwa gelombang arus sebanding dengan bentuk gelombang tegangan beban. Hubungan ini diketahui sebagai hukum Ohm, dapat dilihat pada persamaan (5): ( ) ( )= ................................. (5)

Vh = Nilai RMS tegangan harmonik ke-h V1 = Nilai RMS tegangan atau tegangan harmonic dasar (fundamental).

Dimana IHDi

.......................(3)

Vh : Nilai RMS tegangan harmonik ke-h

Dimana :

=

~

Dimana THDv : Total Harmonic Distortion pada tegangan

a. Individual Harmonic Distortion (IHD) Distorsi Harmonik Individu atau Individual Harmonic Distortion (IHD) merupakan rasio tegangan atau arus antara nilai RMS harmonik dengan nilai RMS dasar (fundamental). Seperti persamaan (1) dan (2): =

∑

100 % ...................(2)

= IHDi harmonik ke-h (h = 2,3,5,…)

Ih = Nilai RMS arus harmonik ke-h

Ini kenapa gelombang tegangan dan arus di rangkaian listik pada beban linier terlihat sama. Jika sumber tegangan bersih maka gelombang arus akan mirip dengan gelombang sumber tegangannya. Gambar 2 dan 3 merupakan rangkaian dan kurva pada beban

I1 = Nilai RMS arus atau arus harmonic dasar (fundamental).

b. Total Harmonic Distortion (THD) Total Hamonic Distortion (THD ) adalah indeks yang menunjukkan total harmonisa dari

– 2–


SINGUDA ENSIKOM

VOL.13 NO.35/OKTOBER 2015 I(t)

i (t) V(t)

V(t) Gambar 2. Rangkaian beban linier

Gambar 5. Kurva pada beban nonlinier.

I(t)

2.2 Standar IEC 61000 3-2 International Electrotechnical Commission (IEC) adalah suatu organisasi internasional yang mengatur tentang standar kelayakan suatu peralatan listrik. Harmonisa yang terlalu melewati batas harmonisa yang diijinkan sebaiknya direduksi ke bawah standar yang ditetapkan tetapi tidak perlu mengeliminasi semua harmonisnya. International Electrotechnical Commission (IEC) mengeluarkan standar yang mengatur batasan harmonisa pada beban kecil satu fasa atau tiga fasa. Untuk beban tersebut digunakan standar IEC 61000 3-2. Pada standar IEC 61000 3-2, beban kecil terbagi atas empat kelas yaitu kelas A, B, C dan kelas D, dimana masing-masing kelas mempunyai batasan harmonisa yang berbedabeda yang dijelaskan sebagai berikut [5]:

V(t) Gambar 3. Kurva pada beban linier d. Beban non linier Beban non linier adalah beban yang menghasilkan bentuk gelombang arus yang tidak sama dengan bentuk gelombang tegangan (mengalami distorsi). Beban non linier umumnya adalah peralatan elektronik yang didalamnya terdapat komponen semi konduktor, yang cara kerjanya sebagai saklar yang berkerja pada setiap siklus gelombang dari setiap sumber tegangan. Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh komponen semi konduktor ini tidak menentu sesuai dengan pengaturan dari komponen semi konduktor itu sendiri dan perubahan bentuk gelombang ini tidak terpengaruh oleh perubahan dari sumber tegangannya. Proses kerja ini menghasilkan bentuk gelombang yang tidak sinusoidal. Dapat dilihat pada persamaan (6): ( )=

( )

1. Kelas A Kelas ini merupakan kelas yang meliputi motor listrik dan semua peralatan yang arus nya tidak lebih dari 16 ampere perfasanya. Batasan harmonisanya hanya didefinisikan untuk peralatan satu fasa (tegangan kerja 230V) dan tiga fasa (230//400V). 2. Kelas B Kelas ini meliputi semua peralatan tool portable dimana batasan arus harmonisanya merupakan harga absolut maksimum dengan waktu kerja yang singkat.

...................................(6)

Pada Gambar 4 dan 5 merupakan rangkaian dan kurva pada beban nonlinier.

3. Kelas C Pada kelas ini peralatan penerangan dengan daya input aktifnya lebih besar dari 25 watt termasuk didalamnya. Batasan arusnya diekspresikan dalam bentuk persentase arus fundamental.

i (t)

V(t)

4. Kelas D Pada kelas ini semua jenis peralatan listrik yang dayanya dibawah 600 watt khususnya personal komputer, TV, juicer/blender dll.

Gambar 4. Rangkaian beban nonlinier

– 3–


SINGUDA ENSIKOM

VOL.13 NO.35/OKTOBER 2015

Batasan arusnya diekspresikan dalam bentuk mA/W dan dibatasi pada harga absolut. Tabel dibawah ini menunjukan batasan harmonisa untuk kelas A dan kelas D dan penyearah daya 100 watt. Untuk penyearah yang memiliki distorsi arus gelombang yang tinggi dan banyak digunakan secara bersamaan maka penyearah tersebut termasuk kelas D. Sementara untuk penyearah dengan arus terdistorsi termasuk katagori kelas A.

4. Analisa dan Pembahasan Adapun hasil dari pengukuran yang dilakukan terhadap beberapa merk juicer dapat dilihat dari Tabel 1: Tabel 1. Data pengukuran dari beberapa merk juicer

3.

Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang diterapkan pada pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa merk juicer adalah sebagai berikut: 1. Melakukan pengumpulan data tentang harmonisa dan standar internasional yang mengatur tentang batasan-batasan nilai harmonisa yang diizinkan. 2. Melakukan pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa merk juicer serta menganalisis tingkat harmonisa nya seperti harmonisa arus THDi, harmonisa tegangan THDv dll. 3. Diagram tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 6:

Merk Juicer

Paramet er

Satuan

V I S P Q PF

V A VA Watt VAR -

A 225.04 0.49 275.8 260.9 89.2 0.95

B 230.2 0.37 127.4 73.2 104.2 0.57

C 222.39 1.17 467.6 324.2 349.4 0.68

D 224.4 0.44 282.8 278.3 50.2 0.98

E 223.1 1.12 279.7 168.2 223.4 0.60

Cos Phi

-

0.96

0.62

0.99

1.00

0.67

THDv

%

2.3

2.2

2.1

2.2

2.3

THDi

%

18.8

36.3

16.1

19.7

43.8

Freq

Hz

50.11

50.12

50.3

50.15

50.04

Kesimpulan dan Saran

Pengukuran yang dilakukan terhadap juicer untuk mencari berapa besar tingkat harmonisanya. Hasil pengukuran tersebut harus memenuhi standar yang diizinkan dalam hal ini standart IEC. Batasan arus harmonisa yang diizinkan dengan menggunakan standar IEC yaitu kelas D, dimana kelas D ini digunakan untuk segala jenis peralatan yang dayanya dibawah 600 Watt khususnya personal computer (PC), monitor, TV, mixer dan termasuk di dalamnya juicer. Batasan arus nya menggunakan bentuk mA/W. Hasil pengukuran pada Tabel 1 masih menunjukan bahwa batasan arus yang digunakan masih dalam bentuk %. Oleh karena itu, harus menggunakan bentuk mA/W. Dalam perhitungan berikut ini dapat menunjukkan apakah arus harmonisa yang diukur melebihi standar arus harmonisa yang diizinkan oleh IEC 61000 3-2. Perhitungan ini diambil dari data pengukuran yang dilakukan pada juicer A. Untuk mencari arus harmonisa dari hasil pengukuran dapat dicari dengan menggunakan rumus (7): ........................ (7) P (%)

Selesai

Arus harmonisa ke 3 pada juicer dapat dicari dengan menggunakan persamaan (7):

Mulai

Pengumpulan Data

Melakukan pengukuran harmonisa arus THDi Harmonisa tegangan THDi, dan pengukuran daya

Hasil ≥ Standar THD (%)

Analisa

1. Juicer A Diketahui bahwa: P = 260W V = 220V

Gambar 6. Diagram Tahapan Penelitian

Cos π = 0.96

– 4–

Hn = 95.1%


SINGUDA ENSIKOM

VOL.13 NO.35/OKTOBER 2015 maka arus harmonisa orde ke 3 dari hasil pengukuran juicer E adalah :

maka arus harmonisa orde ke 3 dari hasil pengukuran juicer A adalah: P

260

(%)

260 .

.

.

.

.

.

. (%)

.

.

. (%)

.

3. Juicer C Diketahui bahwa: P = 324.2W V = 224 Cos π = 0.99 Hn = 70.4% maka arus harmonisa orde ke 3 dari hasil pengukuran juicer C adalah :

.

.

.

( )

4. Juicer D Diketahui bahwa: P = 278 W V = 224 V Cos π = 1.00 Hn = 64.8% maka arus harmonisa orde ke 3 dari hasil pengukuran juicer D adalah : P

.

3.4

0.884

1.174

5

1.9

0.494

0.15

7

1.0

0.260

0.101

9

0.5

0.130

0.114

11

0.35

0.091

0.021

13

0.296

0.076

0.013

15≤n≤39

3.85/n

1.0

0.043

.

Keterangan

Melebihi standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar

Tabel 3. Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC 61000 3-2 kelas D pada juicer B. Harmonisa ke n

.

( )

5. Juicer E Diketahui bahwa: P = 168 W Cos π = 0.67

Arus Hamonisa Hasil Pengukuran (A)

3

. (%)

(%) . (%)

Batasan Arus Hamonisa Standar IEC 61000 3-2 (juicer 260W) (mA/W) (A)

Setelah dilakukannya pengukuran pada juicer A dapat dianalisa bahwa batasan arus harmonisa standar IEC 61000 3-2 dengan hasil pengukuran terlihat bahwa harmonisa ke 3 melebihi standar yang diizinkan, sedangkan pada harmonisa berikutnya tidak melebihi standar yang diizinkan oleh IEC.

. (%)

.

. (%)

.

.

.

(%)

.

( )

.

( )

P

.

Tabel 2. Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC 61000 3-2 kelas D pada juicer A. Harmonisa ke n

73

. (%)

.

Sebagaimana hasil dari pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa merk juicer. Hasil dari pengukurannya dapat dilihat di Tabel 2, 3, 4, 5 dan 6:

2. Juicer B Diketahui bahwa: P = 73.2W V = 230 V Cos π = 0.62 Hn = 45.3% maka arus harmonisa orde ke 3 dari hasil pengukuran juicer B adalah : (%)

. (%)

.

( )

P

(%)

. (%)

.

. (%)

P

V = 223 V Hn = 72.4%

– 5–



3

3.4

0.248

0.231

5

1.9

0.138

0.026

7

1.0

0.073

0.025

9

0.5

0.036

0.0097

11

0.35

0.025

0.0056

13

0.296

0.021

0.0025

15≤n≤39

3.85/n

0.281

0.025

Keterangan

Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar


SINGUDA ENSIKOM

VOL.13 NO.35/OKTOBER 2015 Tabel 6. Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC 61000 3-2 kelas D pada juicer E.

Setelah dilakukannya pengukuran pada juicer B dapat dianalisa bahwa batasan arus harmonisa standar IEC 61000 3-2 dengan hasil pengukuran terlihat bahwa harmonisa ke 3 tidak melebihi standar yang diizinkan, begitu juga dengan harmonisa selanjutnya.

Harmonisa ke n

Tabel 4. Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC 61000 3-2 kelas D pada juicer C.

Harmonisa ke n

Batasan Arus Hamonisa Standar IEC 61000 3-2 (juicer 324.2W) (mA/W) (A)


3

3.4

1.102

1.038

5

1.9

0.615

0.07

7

1.0

0.324

0.033

9

0.5

0.162

0.036

11

0.35

0.113

0.017

13

0.296

0.095

0.022

15≤n≤39

3.85/n

1.248

0.001

Keterangan


Harmonisa ke n

3

3.4

1.028

0.80

5

1.9

0.528

0.13

7

1.0

0.270

0.121

9

0.5

0.139

0.057

11

0.35

0.097

0.034

13

0.296

0.082

0.014

15≤n≤39

3.85/n

1.07

0.009

3

3.4

0.571

0.831

5

1.9

0.319

0.08

7

1.0

0.168

0.052

9

0.5

0.087

0.053

11

0.35

0.058

0.0089

13

0.296

0.049

0.0045

15≤n≤39

3.85/n

0.571

0.0067

Keteranga n Melebihi standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar Dibawah standar

5. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan dapat diambil kesimpulan : 1. Ada beberapa juicer yang menghasilkan arus harmonisa lebih besar dari juicer lainnya, sehingga juicer-juicer tersebut memiliki harmonisa yang melebihi standar yang diizinkan oleh IEC 61000 3-2. 2. Pada setiap juicer menghasilkan arus harmonisa yang berbeda-beda. Arus harmonisa orde ke-3 lebih besar dari arus harmonisa orde ke-5, orde ke-7, orde ke-9 dan seterusnya.

Tabel 5. Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan standar IEC 61000 3-2 kelas D pada juicer D. Arus Hamonisa Hasil Pengukuran (A)


Setelah dilakukannya pengukuran pada juicer E dapat dianalisa bahwa batasan arus harmonisa standar IEC 61000 3-2 dengan hasil pengukuran terlihat bahwa harmonisa ke 3 melebihi standar yang diizinkan, sedangkan pada harmonisa berikutnya tidak melebihi standar yang diizinkan oleh IEC.

Setelah dilakukannya pengukuran pada juicer C dapat dianalisa bahwa batasan arus harmonisa standar IEC 61000 3-2 dengan hasil pengukuran terlihat bahwa harmonisa ke 3 tidak melebihi standar yang diizinkan, begitu juga dengan harmonisa selanjutnya.


Batasan Arus Hamonisa Standar IEC 61000 3-2 (juicer 168.2W) (mA/W) (A)

Keterangan


Setelah dilakukannya pengukuran pada juicer D dapat dianalisa bahwa batasan arus harmonisa standar IEC 61000 3-2 dengan hasil pengukuran terlihat bahwa harmonisa ke 3 tidak melebihi standar yang diizinkan, begitu juga dengan harmonisa selanjutnya.

– 6–

6. Daftar Pustaka [1] Setiawan, Awan, Kajian Pengaruh Harmonisa Terhadap Sistem Tenaga Listrik, Jurnal ELTEK, vol. 05, no. 2, pp. 22-31, Oktober 2007. [2] Mulyana, Elih, Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus Listrik di Gedung Direktorat TIK Universitas Pendidikan Indonesia, Universitas Pendidikan Indonesia. [3] Dugan, Roger C. and Mcgranaghan, Mark F and Surya Santoso and Beaty Wayne. H, Electical Power System Quality, McGrowhill Companies, 2004. [4] Wakileh G.J, 2001, Power System Harmonics: Fundamental, Analysis and Filter Design, Springer Velag Press. [5] Abidin, Muhammad Nazaruddin Zainal, IEC61000 3-2 Harmonics Standards Overview, Scaffner EMC Inc, Edison, NJ, USA.


PENGUKURAN TINGKAT HARMONISA PADA BEBERAPA MERK JUICER (DENGAN STANDAR IEC )

Recommend Documents